已知函数 $f(x)=x^2+2x+a{\ln}x$,当 $t\geqslant 1$ 时,不等式 $f(2t-1)\geqslant 2f(t)-3$ 恒成立,则实数 $a$ 的取值范围为 .
【难度】
【出处】
无
【标注】
【答案】
$(-\infty,2]$
【解析】
设函数$$F(t)=f(2t-1)-2f(t)+3,$$则$$F(t)=2(t-1)^2+a\left[{\ln}(2t-1)-2{\ln}t\right],$$其导函数$$F'(t)=\dfrac{2(t-1)}{t(2t-1)}\cdot(4t^2-2t-a),$$记$$g(t)=4t^2-2t-a,$$易知函数 $g(t)$ 在 $[1,+\infty)$ 上单调递增,且值域为 $\left[2-a,+\infty\right)$.以下以 $a=2$ 为分界点进行讨论.
情形一 当 $2-a\geqslant 0$,即 $a\leqslant 2$ 时,$F(t)$ 在 $[1,+\infty)$ 上单调递增,进而在区间 $[1,+\infty)$ 上有$$F(t)\geqslant F(1)=0,$$符合题意.
情形二 当 $2-a<0$,即 $a>2$ 时.令\[t_0=\dfrac{1+\sqrt{1+4a}}4,\]则在区间 $\left(1,t_0\right)$ 上,有 $g(t)<0$,从而在该区间上 $F(t)$ 单调递减,因此在 $\left(1,t_0\right)$ 上,有\[F(t)<F(1)=0,\]不符合题意.
综上所述,实数 $a$ 的取值范围是 $(-\infty,2]$.
综上所述,实数 $a$ 的取值范围是 $(-\infty,2]$.
题目
答案
解析
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