定义:F(x,y)=xy+lnx,x∈(0,+∞),y∈R,f(x)=F(x,xa)(其中a≠0).
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解题思路:(1)求f(x)的单调区间,可用导数法,先得到 f(x)的表达式,对其求导,令导数大于0求出增区间,进而得出减区间,由于未知数的系数带着字母,故应对其符号进行讨论,本题得分成两类求单调区间.

(2)

f(x)<−

1

2

恒成立,试求实数a的取值范围,此题先求出函数f(x)的最大值,令其小于-[1/2]解不等式即可求出实数a的取值范围,由(1)知,a>0时,f(x)增区间为(0,+∞);故此时不可能恒小于-[1/2],当求出a<0时的最大值令其小于-[1/2]即可解出,数a的取值范围.

(3)当a=1时,f(x)=x2+lnx,

f′(x)=2x+

1

x

,先研究

f′(x)=2x+

1

x

的单调性知其在N*上是增函数,故在区间[1,f′(n)]是增函数,欲求k的最小值,求出∈[1,f'(1)]时多少个k个正数的和大于2010即可.

(1)f(x)=

1

ax2+lnx (x>0),则f′(x)=

2

ax+

1

x=

2x2+a

ax

①a>0时,f'(x)>0对x∈(0,+∞)恒成立,f(x)在(0,+∞)上递增

②当a<0时,令f'(x)=0,则x=

−2a

2,(3分)

x∈(0,

−2a

2)时,f'(x)>0,f(x)为增函数;

x∈(

−2a

2,+∞)时,f'(x)<0,f(x)为减函数.

综上,a>0时,f(x)增区间为(0,+∞);

a<0时,f(x)增区间为(0,

−2a

2),减区间为(

−2a

2,+∞).(5分)

(2)由(1)知a>0时,f(x)在(0,+∞)递增,

且x=1时,f(1)=

1

a>0,则f(1)>−

1

2,∴f(x)<−

1

2不恒成立,故a<0.(7分)

又f(x)的极大值即f(x)最大值f(

−2a

2)=

1

a(

−2a

2)2+ln

−2a

2∵f(x)<−

1

2恒成立,

只须[f(x)]max<−

1

2

∴ln

−2a

2<0,即0<

−2a

2<1∴-2<a<0(9分)

(3)当a=1时,f(x)=x2+lnx,f′(x)=2x+

1

x

令g(x)=f'(x),则g′(x)=2−

1

x2(11分)

当x∈[1,+∞)时,g'(x)>0

∴f′(x)=2x+

1

x在[1,+∞)上是增函数

当n∈N*时,f′(n)=2n+

1

n>2

2

∴f'(x)在[1,f'(n)]上是增函数(13分)

当n=1时,f'(1)=3∴当ai∈[1,f'(1)],i=1,2,3,…,k时,

f′(ai)≤f′(f′(1))=f′(3)=

19

3

则为使得k最小,需f′(ai)=

19

3,i=1,2,3,…,k

则[19/3k≥2010,又k∈N*,所以kmin=318,

当n>1时,f'(n)>f'(1),∴当ai∈[1,f'(n)],i=1,2,3,…,k时,

f′(ai)≤f′(f′(n))=f′(2n+

1

n)则为使得k最小,

需f′(ai)=f′(2n+

1

n),i=1,2,3,…,k

则f′(2n+

1

n)×k≥2010,又f′(2n+

1

n)>f′(3)=

19

3]又k∈N*,所以kmin<318

当k<318时,对n=1时,不存在k个正数,使得

k

i=1f′(ai)≥2010,所以,kmin=318(16分)

点评:

本题考点: 利用导数研究函数的单调性;函数恒成立问题.

考点点评: 本题考查函数性质的综合运用,是一个对逻辑推理能力要求较高的题目,尤其是第三问,需要正确分析、判断、转化.