已知函数f1(x)=
(Ⅰ)求函数f(x)=f1(x)•f2(x)的极值; (Ⅱ)若函数g(x)=f1(x)-f2(x)+(a-1)x在区间(
(Ⅲ)求证:当x>0时,1nx+
|
解析(Ⅰ)f(x)=f1(x)•f2(x)=
x2alnx,1 2
∴f′(x)=axlnx+
ax=1 2
ax(2lnx+1),(x>0,a>0),1 2
由f′(x)>0,得x>e
,由f′(x)<0,得0<x<e1 2
.1 2
∴函数f(x)在(0,e
)上是减函数,在(e1 2
,+∞)上是增函数,1 2
∴f(x)的极小值为f(e
)=-1 2
,无极大值.a 4e
(Ⅱ)函数g(x)=
x2-alnx+(a-1)x,1 2
则g′(x)=x-
+(a-1)=a x
=x2+(a-1)x-a x
,(x+a)(x-1) x
令g′(x)=0,∵a>0,解得x=1,或x=-a(舍去),
当0<x<1时,g′(x)<0,g(x)在(0,1)上单调递减;
当x>1时,g′(x)>0,g(x)在(1,+∞)上单调递增.
函数g(x)在区间(
,e)内有两个零点,1 e
只需
,即g(
)>01 e g(1)<0 g(e)>0
,∴
+1 2e2
+a>0a-1 e
+a-1<01 2
+(a-1)e-a>0e2 2
,解得a> 2e-1 2e2+2e a< 1 2 a> 2e-e2 2e-2
<x<2e-1 2e2+2e
,1 2
故实数a的取值范围是(
,2e-1 2e2+2e
).1 2
(Ⅲ)问题等价于x2lnx>
-x2 ex
,3 4
由(I)知,f(x)=x2lnx的最小值为-
,1 2e
设h(x)=
-x2 ex
,h′(x)=-3 4
得,函数h(x)在(0,2)上增,在(2,+∞)减,x(x-2) ex
∴h(x)max=h(2)=
-4 e2
,3 4
因-
-(1 2e
-4 e2
)=3 4
=3e2-2e-16 4e2
>0,(3e-8)(e+2) 4e2
∴f(x)min>h(x)max,
∴x2lnx>
-x2 ex
,∴lnx-(3 4
-1 ex
)>0,3 4x2
∴lnx+
-3 4x2
>0.1 ex