已知函数f(x)=px-
(Ⅰ)若p=2,求曲线f(x)在点(1,f(1))处的切线方程; (Ⅱ)若函数f(x)在其定义域内为增函数,求正实数p的取值范围; (Ⅲ)设函数g(x)=
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(I)当p=2时,函数f(x)=2x-
-2lnx,f(1)=2-2-2ln1=0.f′(x)=2+2 x
-2 x2
,2 x
曲线f(x)在点(1,f(1))处的切线的斜率为f'(1)=2+2-2=2.
从而曲线f(x)在点(1,f(1))处的切线方程为y-0=2(x-1)
即y=2x-2.
(II)f′(x)=p+
-p x2
=2 x
. px2-2x+p x2
令h(x)=px2-2x+p,
要使f(x)在定义域(0,+∞)内是增函数,只需h(x)≥0在(0,+∞)内恒成立.
由题意p>0,h(x)=px2-2x+p的图象为开口向上的抛物线,对称轴方程为x=
∈(0,+∞),1 p
∴h(x)min=p-
,只需p-1 p
≥0,1 p
即p≥1时,h(x)≥0,f'(x)≥0
∴f(x)在(0,+∞)内为增函数,正实数p的取值范围是[1,+∞).
(III)∵g(x)=
在[1,e]上是减函数,2e x
∴x=e时,g(x)min=2;x=1时,g(x)max=2e,
即g(x)∈[2,2e],
1当p<02时,h(x)=px2-2x+p3,其图象为开口向下的抛物线,对称轴x=
4在y5轴的左侧,且h(0)<0,1 p
所以f(x)在x∈[1,e]9内是减函数.
当p=0时,h(x)=-2x,因为x∈[1,e],所以h(x)<0,
f′(x)=-
<0,此时,f(x)在x∈[1,e]内是减函数.2x x2
∴当p≤0时,f(x)在[1,e]上单调递减⇒f(x)max=f(1)=0<2,不合题意; (
当0<p<1时,由x∈[1,e]⇒x-
≥012,所以f(x)=p(x-1 x
)-2lnx≤x-1 x
-2lnx.1 x
又由(2)知当p=1时,f(x)在[1,e]上是增函数,
∴x-
-2lnx≤e-1 x
-2lne=e-1 e
-2<2,不合题意; 1 e
14当p≥115时,由(2)知f(x)16在[1,e]17上是增函数,f(1)=0<218,又g(x)19在[1,e]20上是减函数,
故只需f(x)max>g(x)min,x∈[1,e],而f(x)max=f(e)=p(e-
)-2lne,g(x)min=2,即p(e-1 e
)-2lne>2,解得p>1 e 4e e2-1
综上所述,实数p的取值范围是(
,+∞).4e e2-1