Question

已知函数f（x）=alnx+x²（a为实常数）．
（1）若a=-2，求证：函数f（x）在（1，+∞）上是增函数；
（2）求函数f（x）在[1，e]上的最小值及相应的x值；
（3）若存在x∈[1，e]，使得f（x）≤（a+2）x成立，求实数a的取值范围．

Answer 1

解：（1）当a=-2时，f（x）=x²-2lnx，当x∈（1，+∞），，
（2），当x∈[1，e]，2x²+a∈[a+2，a+2e²]．
若a≥-2，f'（x）在[1，e]上非负（仅当a=-2，x=1时，f'（x）=0），故函数f（x）在[1，e]上是增函数，此时[f（x）]_min=f（1）=1．　
若-2e²＜a＜-2，当时，f'（x）=0；
当时，f'（x）＜0，此时f（x）是减函数；
当时，f'（x）＞0，此时f（x）是增函数．
故[f（x）]_min==．
若a≤-2e²，f'（x）在[1，e]上非正（仅当a=-2e²，x=e时，f'（x）=0），
故函数f（x）在[1，e]上是减函数，此时[f（x）]_min=f（e）=a+e²．
综上可知，当a≥-2时，f（x）的最小值为1，相应的x值为1；当-2e²＜a＜-2时，f（x）
的最小值为，相应的x值为；当a≤-2e²时，f（x）的最小值为a+e²，
相应的x值为e．
（3）不等式f（x）≤（a+2）x，可化为a（x-lnx）≥x²-2x．
∵x∈[1，e]，∴lnx≤1≤x且等号不能同时取，所以lnx＜x，即x-lnx＞0，
因而（x∈[1，e]）
令（x∈[1，e]），又，
当x∈[1，e]时，x-1≥0，lnx≤1，x+2-2lnx＞0，
从而g'（x）≥0（仅当x=1时取等号），所以g（x）在[1，e]上为增函数，
故g（x）的最小值为g（1）=-1，所以a的取值范围是[-1，+∞）．
分析：（1）当a=-2时故函数 在（1，+∞）上是增函数．
（2），当x∈[1，e]，2x²+a∈[a+2，a+2e²]．若a≥-2，f'（x）在[1，e]上非负，故函数f（x）在[1，e]上是增函数．
若-2e²＜a＜-2，当时f'（x）=0，当时，f'（x）＜0，此时f（x）是减函数； 当时，f'（x）＞0，此时f（x）是增函数．
所以此时有最值．若a≤-2e²，f'（x）在[1，e]上非正，所以[f（x）]_min=f（e）=a+e²．
（3）由题意可化简得（x∈[1，e]），令（x∈[1，e]），利用导数判断其单调性求出最小值为g（1）=-1．
点评：本题主要考查利用导数研究函数的性质及研究单调性与函数的最值，还考查求参数的范围，解决此类问题的关键是分离参数后转化为恒成立问题，即求新函数的最值问题，是近年高考考查的热点．