Question

17．已知f（x）=$\frac{{{x^2}+2x+a}}{x}$，x∈1，+∞）．
（1）當(dāng)a=$\frac{1}{2}$時(shí)，判斷函數(shù)單調(diào)性并證明；
（2）當(dāng)a=$\frac{1}{2}$時(shí)，求函數(shù)f（x）的最小值；
（3）若對(duì)任意x∈1，+∞），f（x）＞0恒成立，試求實(shí)數(shù)a的取值范圍．

Answer 1

分析 （1）當(dāng)a=$\frac{1}{2}$時(shí)，f（x）=x+$\frac{1}{2x}$+2，直接利用函數(shù)的單調(diào)性定義證明即可；
（2）直接利用（1）證明的函數(shù)單調(diào)性可知最小值為f（1）；
（3）在區(qū)間[1，+∞）上，f（x）=$\frac{{x}^{2}+2x+a}{x}$＞0恒成立，則$\left\{\begin{array}{l}{{x}^{2}+2x+a＞0}\\{x≥1}\end{array}\right.$⇒$\left\{\begin{array}{l}{a＞-{x}^{2}+2x}\\{x≥1}\end{array}\right.$；等價(jià)于a大于函數(shù)φ（x）=-（x²+2x）在[1，+∞）上的最大值．

解答 解�。�1）當(dāng)a=$\frac{1}{2}$時(shí)，f（x）=x+$\frac{1}{2x}$+2，
任取1≤x₁＜x₂，則
f（x₁）-f（x₂）=（x₁-x₂）+$（\frac{1}{2{x}_{1}}-\frac{1}{2{x}_{2}}）$，
∵1≤x₁＜x₂，∴x₁x₂＞1，∴2x₁x₂-1＞0．
又x₁-x₂＜0，∴f（x₁）＜f（x₂），
∴f（x）在[1，+∞）上是增函數(shù)，
（2）由f（x）的單調(diào)性可知在[1，+∞）上的最小值為f（1）=$\frac{7}{2}$；
（3）在區(qū)間[1，+∞）上，f（x）=$\frac{{x}^{2}+2x+a}{x}$＞0恒成立，
則$\left\{\begin{array}{l}{{x}^{2}+2x+a＞0}\\{x≥1}\end{array}\right.$⇒$\left\{\begin{array}{l}{a＞-{x}^{2}+2x}\\{x≥1}\end{array}\right.$；
等價(jià)于a大于函數(shù)φ（x）=-（x²+2x）在[1，+∞）上的最大值．
只需求函數(shù)φ（x）=-（x²+2x）在[1，+∞）上的最大值．
φ（x）=-（x+1）²+1在[1，+∞）上遞減，
∴當(dāng)x=1時(shí)，φ（x）最大值為φ（1）=-3．
∴a＞-3，故實(shí)數(shù)a的取值范圍是（-3，+∞）

點(diǎn)評(píng) 本題主要考查了函數(shù)單調(diào)性定義證明，函數(shù)的最值以及恒成立問(wèn)題，屬中等題．