已知极值点(极值),求参数范围典型例题

1.已知函数$f(x)=\ln x+\dfrac{1}{x}+a(x-1) (a\in \mathbb{R})$,若$a\leqslant 0$,函数$f(x)$在$(0,2)$上存在小于$1$的极小值,求实数$a$的取值范围.

存在极值点问题要导数的零点以及零点附近的符号(或原函数的单调性),求函数的导数可得$$f^{\prime}(x)=\frac{1}{x}-\frac{1}{x^2}+a=\frac{ax^2+x-1}{x^2}$$分母为正,不予考虑,注意到导函数的分子是一个二次函数型,可令$$g(x)=ax^2+x-1$$按照含有参数的二次函数的不等式解法思路:

可先考虑$a=0$时的情况,易得$f(x)$在$x=1$处取得极小值,而$f(1)=1$,故不符合题意;

当$a\ne 0$时,由于导函数的零点不能确定,故可考虑判别式$$\Delta=1+4a$$故当$a\leqslant -\dfrac{1}{4}$时,$g(x)\leqslant 0$,即$f^{\prime}(x)\leqslant 0$,$f(x)$单调递减,不存在极值;

当$-\dfrac{1}{4}<a<0$时,注意到$g(x)$的对称轴$-\dfrac{1}{2a}>2$,且$g(0)=-1<0$,$g(1)=a<0$,$g(2)=1+4a>0$,因此在$(1,2)$内存在一点$x_0$使得$g(x_0)=0$,故$x\in (1,x_0)$时,$f^{\prime}(x)<0$,$x\in (x_0,2)$时,$f^{\prime}(x)>0$,所以$f(x)$在$x=x_0$处取得极小值,且$f(x_0)<f(1)=1$.

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THE END
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