已知函数f(x)=alnx+x2 (a为实常数),e为自然对数的底数.
(1)求函数f(x)在[1,e]上的最小值;
(2)若存在x∈[1,e],使得不等式f(x)≤(a+2)x成立,求实数a的取值范围.
(1)f′(x)=
(x>0),当[1,e],2x2+a∈[a+2,a+2e2].2x2+a x
①若a≥-2,f′(x)在[1,e]上非负(仅当a=-2,x=1时,f′(x)=0,故函数f(x)在[1,e]上是增函数,此时[f(x)]min=f(1)=1.
②若-2e2<a<-2,当x=
时,f′(x)=0;当1≤x<-a 2
时,f′(x)<0,此时f(x)-a 2
是减函数;当
<x≤e时,f′(x)>0,此时f(x)是增函数.故[f(x)]min=f(-a 2
)=-a 2
ln(-a 2
)-a 2
.a 2
③若a≤-2e2,f′(x)在[1,e]上非正(仅当a=-2e2,x=e时,f′(x)=0,故函数f(x)在[1,e]上是减函数,此时[f(x)]min=f(e)=a+e2.
综上可知,[f(x)]min=1(a≥-2)
ln(-a 2
)-a 2
(-2e2<a<-2)a 2 a+e2(a≤-2e2)
(2)不等式f(x)≤(a+2)x,可化为a(x-lnx)≥x2-2x.
∵x∈[1,e],∴lnx≤1≤x且等号不能同时取,所以lnx<x,即x-lnx>0,
因而a≥
(x∈[1,e])x2-2x x-lnx
令g(x)=
(x∈[1,e]),又g′(x)=x2-2x x-lnx
,(x-1)(x+2-2lnx) (x-lnx)2
当x∈[1,e]时,x-1≥0,lnx≤1,x+2-2lnx>0,
从而g′(x)≥0(仅当x=1时取等号),所g(x)在[1,e]上为增函数,
故g(x)的最大值为g(e)=
,所以a的取值范围是[e2-2e e-1
,+∞).e2-2e e-1