15.分类讨论思想在解题中的应用(3)

2018-11-26 22:20

这时数列的前项和.

当时,.这时数列的前项和.

点评:

本题考查数列的通项公式和前项和.对于等比数列的前项和公式,由于公比的取值不同而需要分类讨论.

例7、已知函数f(x)=ax+lnx,其中a为实常数,设e为自然对数的底数.

(1)若f(x)在区间(0,e上的最大值为-3,求a的值;

(2)当a=-1时,试推断方程| f(x)|=是否有实数解.

解:

(1)∵=a+,x∈(0,e),∈[,+∞.

①若a≤-,则≥0,从而f(x)在(0,e)上增函数.

∴f(x)max =f(e)=ae+1≥0.不合题意.

②若a<-,则由>0a+>0,即0

由f(x)<0a+<0,即-

∴f(x)max=f(-)=-1+ln(-).

令-1+ln(-)=-3,则ln(-)=-2.∴-=e-2,

即a=-e2. ∵-e2<-,∴a=-e2为所求.

(2)当a=-1时,f(x)=-x+lnx,=-1+=.

当00;当x>1时,<0.

∴f(x)在(0,1)上是增函数,在(1,+∞)上减函数. 从而f(x)max=f(1)=-1.∴f(x)=-x+lnx≤-1,从而lnx≤x-1.

令g(x)=|f(x)|-==x-lnx--=x-(1+)lnx-

①当00.

②当x≥2时,g′(x)=1-[(-)lnx+(1+)·]=

=.

∴g(x)在[2,+∞上增函数,∴g(x)≥g(2)=

综合①、②知,当x>0时,g(x)>0,即|f(x)|>.

故原方程没有实解.

例8、已知函数

(1)当a=2时,求使f(x)=x成立的x的集合; (2)求函数y=f (x)在区间[1,2]上的最小值.

解:(1)由题意,.

当时,由,解得或;

当时,由,解得.

综上,所求解集为 (2)设此最小值为m.

①当时,在区间[1,2]上,,

因为,,

则是区间[1,2]上的增函数,所以.

②当

时,在区间[1,2]上,,由知

③当时,在区间[1,2]上,.

若,在区间(1,2)上,

,则是区间[1,2]上的增函数,所以

若,则.

当时,,则是区间[1,]上的增函数,

当时,,则是区间[,2]上的减函数,

因此当时,或.

当时,,故,

当时,,故.

综上所述,所求函数的最小值例9、设函数f(x)=x2+|x-a|+1,x∈R. (1)判断函数f(x)的奇偶性; (2)求函数f(x)的最小值.

解:(1)当a=0时,函数f(-x)=(-x)2+|-x|+1=f(x),

此时f(x)为偶函数.

当a≠0时,f(a)=a2+1,f(-a)=a2+2|a|+1. f(-a)≠f(a),f(-a)≠-f(a).

此时函数f(x)既不是奇函数,也不是偶函数.

(2)①当x≤a时,函数f(x)=x2-x+a+1=(x-)2+a+.

若a≤,则函数f(x)在(-∞,a]上单调递减.

从而函数f(x)在(-∞,a上的最小值为f(a)=a2+1.

若a>,则函数f(x)在(-∞,a上的最小值为f()=+a,且f()≤f(a).

②当x≥a时,函数f(x)=x2+x-a+1=(x+)2-a+.

若a≤-,则函数f(x)在[a,+∞]上的最小值为f(-)=-a,且f(-)≤f(a);

若a>-,则函数f(x)在[a,+∞)单调递增.

从而函数f(x)在[a,+∞]上的最小值为f(a)=a2+1.

综上,当a≤-时,函数f(x)的最小值为-a;

当-<a≤时,函数f(x)的最小值是a2+1;

当a>

时,函数f(x)的最小值是a+.


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