2018年全国Ⅲ卷理科第21题2问另一解法(初等解法,不用三阶导数和洛必达法则)
成都袁建华
(2018年全国Ⅲ卷理科,第21题,12分12分)
已知函数()()()22ln 12f x x ax x x =+++-.
⑴若0a =,证明:当10x -<<;时,()0f x <;当0x >时,()0f x >;
⑵若0x =是()f x 的极大值点,求a .
⑴证明:当0a =时,则()()()2ln 12f x x x x =++-,所以()()ln 11x f x x x '=+-
+.设()()()ln 11x g x f x x x '==+-+,则()()()22
11111x g x x x x '=-=+++,所以当10x -<<;时,()0g x '<;当0x >时,()0g x '>,
所以()g x 在()1,0-上递减;在()0,+∞递增,所以()()00g x g ≥=,
所以当1x >-时,()0f x '≥,所以()f x 在()1,-+∞上单调递增,
又()00f =,所以当10x -<<;时,()0f x <;当0x >时,()0f x >.
⑵解:()()()()()22212ln 1212ln 111x ax ax x f x ax x ax x x x
++-'=+++-=+++++,所以()00f '=.
因为0x =是()f x 的极大值点,所以0δ∃>,当(),0x δ∈-时,()0f x '>;当()0,x δ∈时,()0f x '<.
又()()()()()212ln 12ln 1ln 1111ax x x x f x ax x x x a x x x x -⎡⎤'=+++=++++-⎢⎥+++⎣⎦
,设()()2ln 11x h x x x =+++,则()00h =,()()
23201x h x x +'=>+,所以()h x 在()1,-+∞上单调递增,所以以当10x -<<;时,()0h x <;当0x >时,()0h x >,
所以当0x ≠时,()2ln 101x x x x ⎡
21年高考成绩查询⎤++>⎢⎥+⎣⎦
.
由⑴知,当0x ≠时,()ln 101x x x
+-
>+,所以若0a ≥时,()0f x '≥,此时()f x 不存在极值,故0a <.由⑴知,当10x -<<;时,()2ln 12x x x +<
+;当0x >时,()2ln 12x x x +>+.显然0δ∃>,当(),x δδ∈-时,120ax +>.
①当(),0x δ∈-时,则()()()()2221212ln 1121x ax ax x ax x f x ax x x x x
+--'=+++<++++()
()()256112x ax a x x ++=++,
若610a +<,则00δ∃>,使得当()0,0x δ∈-时,5610ax a ++<,此时()0f x '<,不满足题意,故610a +≥,即16
a ≥-;②当()0,x δ∈时,则()()()()2221212ln 1121x ax ax x ax x f x ax x x x x
+--'=+++>++++()
()()256112x ax a x x ++=++,
若610a +>,则00δ∃>,使得当()00,x δ∈时,5610ax a ++>,此时()0f x '>,不满足题意,故610a +≤,即16
a ≤-.综上,1,1,6a a ⎧≥-⎪⎪⎨⎪≤-⎪⎩,所以16a =-.