已知 $f(x)$ 为可导函数,$f'(x)$ 为 $f(x)$ 的导函数,$f\left(\dfrac 12\right)=\ln 2-\dfrac 12$,且$$xf'(x)-f(x)=\dfrac{4x^2\ln x}{4x+\frac{1}{2\ln 2-1}-1},$$则 $f(x)$  \((\qquad)\)
A: 有极大值,无极小值
B: 有极小值,无极大值
C: 既有极大值又有极小值
D: 既无极大值也无极小值
【难度】
【出处】
【标注】
  • 知识点
    >
    微积分初步
    >
    利用导数研究函数的性质
    >
    利用导数研究函数的极值
  • 知识点
    >
    微积分初步
    >
    导数的运算
    >
    导数原型
【答案】
D
【解析】
记 $\dfrac{1}{2\ln2 -1}-1=m$,则 $f\left(\dfrac 12\right)=\dfrac{1}{2(m+1)}$,而$$xf'(x)-f(x)=\dfrac{4x^2\ln x}{4x+m}.$$问题本质是研究 $f'(x)$ 的零点情况,于是设法获得关于 $f'(x)$ 以及其导函数 $f'^\prime(x)$ 的信息为第一要义.根据已知条件的结构,我们可以觉察出其中有破绽 $\dfrac{f(x)}x$,寻此破绽设法消去 $f(x)$ 就是解题的关键.
首先,两边同时除以 $x^2$,有$$ \left(\dfrac{f(x)}x\right)'=\dfrac{4\ln x}{4x+m}.\cdots (1)$$进而,移项整理得$$f'(x)=\dfrac{f(x)}{x}+\dfrac{4x\ln x}{4x+m},$$两边求导,可得$$f'^\prime (x)=\left(\dfrac{f(x)}x\right)'+\dfrac{16x+4m(1+\ln x)}{(4x+m)^2},$$将 $(1)$ 代入,有$$ f'^\prime (x)=\dfrac{4\ln x}{4x+m}+\dfrac{16x+4m(1+\ln x)}{(4x+m)^2},$$整理得$$ f'^\prime (x)=4(4x+2m)\cdot\dfrac{\ln x+1-\frac{m}{4x+2m}}{(4x+m)^2},\cdots (2)$$设 $(2)$ 中分子部分为 $\varphi (x)$,注意到 $\varphi\left(\dfrac 12\right)=0$ 且 $\varphi(x)$ 单调递增.
至此问题已经解决.
① 由 $\varphi (x)$ 的性质可得 $f'^\prime (x)$ 在 $\left(0,\dfrac 12\right)$ 上小于零,在 $\left(\dfrac 12,+\infty\right)$ 上大于零;
② $f'(x)$ 在 $\left(0,\dfrac 12\right)$ 上单调递减,在 $\left(\dfrac 12,+\infty\right)$ 上单调递增,又 $f'\left(\dfrac 12\right)=0$,于是 $f'(x)$ 在 $(0,+\infty)$ 上非负;
③ 进而可得函数 $f(x)$ 无极值点,答案 D 正确.
题目 答案 解析 备注
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