(12分)(2009•陕西)已知函数 f ( x )=ln…——2009 高考数学第 20 题答案解析

2009_退役省自主命题 (2009·理)

2009 ?? 第 20 题 解答题 区分题
2009_退役省自主命题 (2009·理)

20.(12分)(2009•陕西)已知函数 $\mathrm{f}(\mathrm{x})=\ln (\mathrm{ax}+1)+\frac{1-\mathrm{x}}{1+\mathrm{x}}, ~ \mathrm{x} \geq 0$ ,其中 $\mathrm{a}>0$ .
(I)若 $f(x)$ 在 $x=1$ 处取得极值,求 $a$ 的值;
(II)求 $f(x)$ 的单调区间;
(III)若 $f(x)$ 的最小值为 1 ,求 $a$ 的取值范围.

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【考点】利用导数研究函数的极值;利用导数研究函数的单调性;利用导数求闭区间上函数的最值.
【专题】常规题型;压轴题;转化思想.
【分析】(I)对函数求导,令 $f^{\prime}①=0$ ,即可解出 $a$ 值.
(II)$f^{\prime}(x)>0$ ,对 $a$ 的取值范围进行讨论,分类解出单调区间.$a \geq 2$ 时,在区间( $0,+\infty$ )上是增函数,
(III)由②的结论根据单调性确定出最小值,当 $\mathrm{a} \geq 2$ 时,由(II)知, $\mathrm{f}(\mathrm{x})$ 的最小值为 $f(0)=1$ ,恒成立;当 $0【解答】解:(I)$f^{\prime}(x)=\frac{a}{a x+1}-\frac{2}{(1+x)^{2}}=\frac{a x^{2}+a-2}{(a x+1)(1+x)^{2}}$ ,

$\because f^{\prime}(x)$ 在 $x=1$ 处取得极值,$f^{\prime}①=0$
即 $a+a-2=0$ ,解得 $a=1$
(II)$f^{\prime} \quad(x)=\frac{a x^{2}+a-2}{(a x+1)(1+x)^{2}}$ ,
$\because x \geq 0, \quad a>0$,
$\therefore a x+1>0$
①当 $a \geq 2$ 时,在区间 $(0,+\infty)$ 上 $f^{\prime}(x)>0$ .
$\therefore \mathrm{f}(\mathrm{x})$ 的单调增区间为 $(0,+\infty)$
②当 $00$ 解得 $x>\sqrt{\frac{2-a}{a}}$
由 $f^{\prime}(x)<0$ 解得 $x<\sqrt{\frac{2-a}{a}}$
$\therefore \mathrm{f}(\mathrm{x})$ 的单调减区间为 $\left(0, \sqrt{\frac{2-\mathrm{a}}{\mathrm{a}}}\right)$ ,单调增区间为 $\left(\sqrt{\frac{2-\mathrm{a}}{\mathrm{a}}},+\infty\right)$
(III)当 $a \geq 2$ 时,由(II)知,$f(x)$ 的最小值为 $f(0)=1$
当 $0综上可知,若 $\mathrm{f}(\mathrm{x})$ 的最小值为 1 ,则 a 的取值范围是 $[2,+\infty)$
【点评】考查导数法求单调区间与求最值,本类题型是导数的主要运用.

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