已知 a>0a > 0,函数 f(x)=x  ⁣2+aln⁡x−axf(x)=x{\,\!}^{2}+a\ln x- ax 在(0,+∞)(0,+∞)上是增函数,则 aa 的范围为__

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完整解法

1. 对函数 $f(x)$ 求导,并列出单调递增的条件

由题意,f(x)=x2+aln⁡x−axf(x) = x^2 + a\ln x - ax 的定义域为 (0,+∞)(0, +\infty)。
对 f(x)f(x) 求导得:
f′(x)=2x+ax−a=2x2−ax+axf'(x) = 2x + \frac{a}{x} - a = \frac{2x^2 - ax + a}{x}
若 f(x)f(x) 在 (0,+∞)(0, +\infty) 上是增函数,则对于任意 x∈(0,+∞)x \in (0, +\infty),均有 f′(x)≥0f'(x) \ge 0 恒成立。

2. 将导数不等式转化为一元二次不等式恒成立问题

因为 x>0x > 0,所以 f′(x)≥0f'(x) \ge 0 等价于:
2x2−ax+a≥0对任意 x>0 恒成立2x^2 - ax + a \ge 0 \quad \text{对任意 } x > 0 \text{ 恒成立}

3. 利用一元二次函数性质和判别式求解 $a$ 的取值范围

设二次函数 g(x)=2x2−ax+ag(x) = 2x^2 - ax + a。
因为二次项系数 2>02 > 0,抛物线开口向上。
要使 g(x)≥0g(x) \ge 0 在 x>0x > 0 上恒成立,最简便的充要条件是判别式 Δ≤0\Delta \le 0(此时 g(x)≥0g(x) \ge 0 在全实数集上恒成立):
Δ=(−a)2−4×2×a=a2−8a≤0\Delta = (-a)^2 - 4 \times 2 \times a = a^2 - 8a \le 0
解得 0≤a≤80 \le a \le 8。
结合已知条件 a>0a > 0,可得:
0<a≤80 < a \le 8

(注:当 Δ>0\Delta > 0 即 a>8a > 8 时,g(x)=0g(x) = 0 的两根之和 a2>0\frac{a}{2} > 0,两根之积 a2>0\frac{a}{2} > 0,说明两根均为正实数,此时在两根之间 g(x)<0g(x) < 0,不满足在 (0,+∞)(0, +\infty) 上恒成立。)

综上所述,aa 的取值范围为 0<a≤80 < a \le 8(或写为 (0,8](0, 8])。

答案

0<a≤80 < a \le 8(或写为 (0,8](0, 8])

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