数学救急室
#f579c33b-4f93-46bf-a1d7-1965cd410342中等解答题导数与函数单调性导数及其应用

18.(2023•德州三模)已知函数f(x)=lnx+12(a−x)2f(x)=lnx+\frac{1}{2}(a-x)^{2},其中a∈Ra\in R. (1)当a=1a=1时,求函数f(x)f(x)在(1(1,ff(1)))处的切线方程; (2)讨论函数f(x)f(x)的单调性;

解析
【主解法】 第1步:(1)当a=1a=1时,f(x)=lnx+12(1−x)2f(x)=lnx+\frac{1}{2}(1-x)^{2},定义域为(0,+∞)(0,+\infty ), 计算当a=1时f(x)中常数项的值 第2步:所以f′(x)=1x−(1−x)f\prime (x)=\frac{1}{x}-(1-x), 写出 f′(x)f'(x) 的表达式 第3步:所以k=f′k=f\prime(1)=1=1, 写出 kk 所等于的导数符号表示 第4步:又ff(1)=0=0, 又ff(1)=0=0, 第5步:所以函数f(x)f(x)在(1(1,ff(1)))处的切线方程为y=x−1y=x-1,即x−y−1=0x-y-1=0. 根据题意,列出所以函数f(x)f(x)在(1(1,ff(1)))处的切线方程为y=x−1y=x-1,即x−y−1=0x-y-1=0.对应的方程或等式 第6步:(2)f(x)f(x)的定义域是(0,+∞)(0,+\infty ), f(x)=lnx+12x2−ax+12a2f(x)=lnx+\frac{1}{2}{x}^{2}-ax+\frac{1}{2}{a}^{2},f′(x)=1x+x−a=x2−ax+1xf\prime (x)=\frac{1}{x}+x-a=\frac{{x}^{2}-ax+1}{x}, 写出 f(x)f(x) 的完整表达式 第7步:令g(x)=x2−ax+1g(x)=x^{2}-ax+1,则△=a2−4=a^{2}-4. ①当a⩽0a\leqslant 0或△⩽0\leqslant 0,即a⩽2a\leqslant 2时,f′(x)⩾0f\prime (x)\geqslant 0恒成立, 写出函数g(x)的表达式 第8步:所以f(x)f(x)在(0,+∞)(0,+\infty )上单调递增. ②当{a>0△>0\left\{\begin{array}{l}a>0\\ \triangle >0\end{array}\right.,即a>2a>2时, 由f′(x)>0f\prime (x)>0,得0<x<\frac{a-\sqrt{{a}^{2}-4 根据所以f(x)在在(0,+\infty )上单调递增.②当上单调递增. ②当\left\{\begin{array}{l}a>0\\ \triangle >0\end{array}\right.,即,即a>2时,由时, 由f\prime (x)>0,得,得0<x<\frac{a-\sqrt{{a}^{2}-4,写出对应的结果 第9步:所以f(x)f(x)在(0,a−a2−42)(0,\frac{a-\sqrt{{a}^{2}-4}}{2})和(a+a2−42,+∞)(\frac{a+\sqrt{{a}^{2}-4}}{2},+\infty )上单调递增,在(\frac{a-\sqrt{{a}^{2}-4}}{2},\frac{a+\sqrt{{a}^{2}-4}}{2 根据所以f(x)在在(0,\frac{a-\sqrt{{a}^{2}-4}}{2})和和(\frac{a+\sqrt{{a}^{2}-4}}{2},+\infty )上单调递增,在上单调递增,在(\frac{a-\sqrt{{a}^{2}-4}}{2},\frac{a+\sqrt{{a}^{2}-4}}{2,写出对应的结果 第10步:当a>2a>2时,f(x)f(x)在(0,a−a2−42)(0,\frac{a-\sqrt{{a}^{2}-4}}{2})和(a+a2−42,+∞)(\frac{a+\sqrt{{a}^{2}-4}}{2},+\infty )上单调递增,在(\frac{a-\sqrt{{a}^{2}-4}}{2},\frac{a+\sqrt{{a}^{2} 当a>2时,时,f(x)在在(0,\frac{a-\sqrt{{a}^{2}-4}}{2})和和(\frac{a+\sqrt{{a}^{2}-4}}{2},+\infty )上单调递增,在上单调递增,在(\frac{a-\sqrt{{a}^{2}-4}}{2},\frac{a+\sqrt{{a}^{2}