已知函数 1 ln 1f x ax x x=…——2024 高考数学第 26 题答案解析

2024_全国甲卷 (2024·理)

2024 全国 第 26 题 解答题 区分题
2024_全国甲卷 (2024·理)

21. 已知函数 $1 ln 1f x ax x x= - + -$.
①当 $2a= -$时,求 f x的极值;
②当 0x³时, 0f x³恒成立,求a的取值范围.

参考答案

(1) 极小值为0,无极大值.; (2) 12a£ -

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【答案】 (1)极小值为0,无极大值.

(2) 12a£ -
【解析】
【分析】 (1)求出函数的导数,根据导数的单调性和零点可求函数的极值.
(2)求出函数的二阶导数,就 12a£ -、 102a- < <、 0a³分类讨论后可得参数的取值范围.
【小问 1 详解】
当 2a= -时, (1 2 ) ln(1 )f x x x x= + + -,
故 1 2 1 2ln(1 ) 1 2ln(1 ) 11 1xf x x xx x+¢= + + - = + - ++ +
,
因为 12ln(1 ), 11y x yx= + = - ++
在1,¥- +上为增函数,
故 f x¢在1,¥- +上为增函数,而 (0) 0f¢=,
故当 10x-<<时, 0f x¢<,当 0x>时, 0f x¢>,
故 f x在 $0x=$处取极小值且极小值 $0 0f=$,无极大值.
【小问 2 详解】
$11ln 1 1 ln 1 , 01 1a xaxf x a x a x xx x+-= - +$¢+ - = - + - >+ +
,
设 $1ln 1 , 01a xs x a x xx+= - + - >+$
,
则 $2 2 21 1 12 111 1 1a a x aa ax as xxx x x+ + + +- + += - = - = -++ +$¢ +
,
当 12a£ -时, 0s x¢>,故 s x在0,¥+上为增函数,
故 $0 0s x s> =$,即 0f x¢>,
所以 f x在0,¥+上为增函数,故 0 0f x f³ =.
当 102a- < <时,当 2 10axa+< < -时, 0s x¢<,
故 s x在 2 10,aa+æ ö-ç ÷è ø
上为减函数,故在 2 10,aa+æ ö-ç ÷è ø
上 0s x s<,
为

即在 2 10,aa+æ ö-ç ÷è ø
上 0f x¢<即 f x为减函数,
故 2 10,aa+æ ö-ç ÷è ø
上 $0 0f x f< =$,不合题意,舍.
当 0a³,此时 0s x¢<在0,¥+上恒成立,
同理可得在0,¥+上 $0 0f x f< =$恒成立,不合题意,舍;
综上, 12a£ -.
【点睛】思路点睛:导数背景下不等式恒成立问题,往往需要利用导数判断函数单调性,有时还需要对导
数进一步利用导数研究其符号特征,处理此类问题时注意利用范围端点的性质来确定如何分类.

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