问题
解答题
已知函数f(x)=x2+ax-lnx,a∈R (1)若函数f(x)在[1,2]上是减函数,求实数a的取值范围; (2)令g(x)=f(x)-x2,是否存在实数a,当x∈(0,e](e是自然常数)时,函数g(x)的最小值是3,若存在,求出a的值;若不存在,说明理由; (3)求证:当x∈(0,e]时,e2x-
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答案
(1)求导函数可得f′(x)=2x2+ax-1 x
因为函数f(x)在[1,2]上是减函数,所以f′(x)=
≤0在[1,2]上恒成立,2x2+ax-1 x
令h(x)=2x2+ax-1,有
得h(1)≤0 h(2)≤0
,∴a≤-a≤-1 a≤- 7 2
;7 2
(2)假设存在实数a,使g(x)=ax-lnx(x∈(0,e])有最小值3,g′(x)=ax-1 x
①当a≤0时,g(x)在(0,e]上单调递减,g(x)min=g(e)=ae-1=3,a=
(舍去),4 e
②当0<
<e时,g(x)在(0,1 a
)上单调递减,在(1 a
,e]上单调递增1 a
∴g(x)min=g(
))=1+lna=3,a=e2,满足条件.1 a
③当
≥e时,g(x)在(0,e]上单调递减,g(x)min=g(e)=ae-1=3,a=1 a
(舍去),4 e
综上,存在实数a=e2,使g(x)=ax-lnx(x∈(0,e])有最小值3.
(3)证明:由(2)知当a=e2,g(x)=ax-lnx(x∈(0,e])有最小值3,即g(x)=e2x-lnx≥3
又原不等式成立只须e2x-lnx>
+5 2
成立lnx x
令F(x)=
+5 2
,则F′(x)=lnx x 1-lnx x2
当0<x≤e时,F'(x)≥0,∴F(x)在(0,e]上单调递增
故F(x)max=F(e)=
+1 e
<35 2
故当x∈(0,e]时,e2x-
>lnx+5 2
,即原命题得证lnx x