问题 解答题

已知函数f(x)=x2+mx+nlnx(x>0,实数m,n为常数).

(1)若n+3m2=0(m>0),且函数f(x)在x∈[1,+∞)上的最小值为0,求m的值;

(2)若对于任意的实数a∈[1,2],b-a=1,函数f(x)在区间(a,b)上总是减函数,对每个给定的n,求m的最大值h(n).

答案

(1)当n+3m2=0时,f(x)=x2+mx-3m2lnx.

f′(x)=2x+m-

3m2
x
=
2x2+mx-3m2
x
=
(2x+3m)(x-m)
x

令f′(x)=0,得x=-

3m
2
(舍),x=m.(3分)

①当m>1时,

∴当x=m时,fmin(x)=2m2-3m2lnm.

令2m2-3m2lnm=0,得m=e

2
3
.(5分)

②当0<m≤1时,f′(x)≥0在x∈[1,+∞)上恒成立,

f(x)在x∈[1,+∞)上为增函数,当x=1时,fmin(x)=1+m.

令m+1=0,得m=-1(舍).综上所述,所求m为m=e

2
3
.(7分)

(2)∵对于任意的实数a∈[1,2],b-a=1,

f(x)在区间(a,b)上总是减函数,则对于x∈(1,3),

f′(x)=2x+m+

n
x
=
2x2+mx+n
x
<0,

∴f′(x)≤0在区间[1,3]上恒成立.(9分)

设g(x)=2x2+mx+n,∵x>0,

∴g(x)≤0在区间[1,3]上恒成立.

由g(x)二次项系数为正,得

g(1)≤0
g(3)≤0

m+n+2≤0
3m+n+18≤0
亦即
m≤-n-2
m≤-
n
3
-6.
(12分)

∵(-n-2)-(-

n
3
-6)=4-
2n
3
=-
2
3
(n-6)

∴当n<6时,m≤-

n
3
-6,当n≥6时,m≤-n-2,(14分)

∴当n<6时,h(n)=-

n
3
-6,

当n≥6时,h(n)=-n-2,即h(n)=

-
n
3
-6,n<6
-n-2,n≥6.
(16分)

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