问题 解答题
已知函数f(x)=xlnx.
(I)若函数g(x)=f(x)+x2+ax+2有零点,求实数a的最大值;
(II)若∀x>0,
f(x)
x
≤x-kx2-1恒成立,求实数k的取值范围.
答案

(I)∵函数g(x)=f(x)+x2+ax+2有零点,

∴g(x)=xlnx+x2+ax+2在(0,+∞)上有实数根.

即-a=lnx+x+

2
x
在(0,+∞)上有实数根.

令h(x)=lnx+x+

2
x
,(x>0),则h(x)=
1
x
+1-
1
x2
=
(x+2)(x-1)
x2

解h′(x)<0,得0<x<1;解h′(x)>0,得x>1.

∴h(x)在(0,1)上单调递减;在(1,+∞)上单调递增.

∴h(x)在x=1时取得极小值,即最小值h(1)=3.

∴-a≥3,解得a≤-3.∴实数a的最大值为-3.

(II)∵∀x>0,

f(x)
x
≤x-kx2-1恒成立,

∴lnx≤x-1-kx2,即k≤

1
x2
(x-1-lnx).

令g(x)=x-1-lnx,x>0.

g(x)=1-

1
x
=
x-1
x

令g′(x)>0,解得x>1,∴g(x)在区间(1,+∞)上单调递增;

令g′(x)<0,解得0<x<1,∴g(x)在区间(0,1)上单调递减.

∴当x=1时,g(x)取得极小值,即最小值,∴g(x)≥g(1)=0,

∴k≤0,即实数k的取值范围是(-∞,0].

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