Question

已知函数f（x）=ax²-（a+2）x+lnx
（1）当a=1时，求函数f（x）的单调区间
（2）当a＞0时，若f（x）在区间[1，e]上的最小值为-2，求a的取值范围；
（3）若对于任意x₁，x₂∈（0，+∞），x₁＜x₂且f（x₁）+2x₁＜f（x₂）+2x₂恒成立，求a的取值范围．

Answer

（1）先求函数的定义域，然后对函数求导，分别令f′（x）＞0f′（x）＜0可求函数的单调增区间，单调减区间．
（2）利用导数求出f（x）在区间[1，e]上的最小值，建立关于a的关系式．注意进行分类讨论．
（3）设g（x）=f（x）+2x，则g（x）=ax2-ax+lnx，只要g（x）在（0，+∞）上单调递增即可．
【解析】
（1）当a=1时，f（x）=x2-3x+lnx，定义域为（0，+∞）…（2分）
令f′（x）＞0得；令f′（x）＜0得；
所以．…（4分）
（2）函数f（x）=ax2-（a+2）x+lnx的定义域是（0，+∞）．…（5分）
当a＞0时，
令f'（x）=0，即，
所以或…（6分）
①当，即a≥1时，f（x）在[1，e]上单调递增，所以f（x）在[1，e]上的最小值是f（1）=-2，符合题意；
②当时，即时，f（x）在[1，e]上的最小值是，不合题意；
③当时，即时，f（x）在[1，e]上单调递减，所以f（x）在[1，e]上的最小值是f（e）＜f（1）=-2，不合题意．
综上可知，f（x）的取值范围为[1，+∞）．…（8分）
（3）设g（x）=f（x）+2x，则g（x）=ax2-ax+lnx，
只要g（x）在（0，+∞）上单调递增即可．…（9分）
而
当a=0时，，此时g（x）在（0，+∞）上单调递增； …（10分）
当a≠0时，只需g'（x）≥0在（0，+∞）上恒成立，因为x∈（0，+∞），只要2ax2-ax+1≥0，
则需要a＞0，…（11分）
对于函数y=2ax2-ax+1，过定点（0，1），对称轴，只需△=a2-8a≤0，
即0＜a≤8．综上0≤a≤8．…（12分）