问题 解答题
已知函数f(x)=x-
2
x
-3lnx+1
(I)求函数f(x)的单调区间:
(II)求f(x)在区间[1,e2]上的值域;
(III)若函数g(x)=7f(x)+m-
16
x
-4x在[l,4]上取得最大值3,求实数m的值.
答案

(Ⅰ)函数f(x)的定义域为(0,+∞).

f(x)=1+

2
x2
-
3
x
=
x2-3x+2
x2
=
(x-1)(x-2)
x2

∴当x∈(0,1)时,f(x)>0,f(x)为增函数.

当x∈(1,2)时,f(x)<0,f(x)为减函数.

当x∈(2,+∞)时,f(x)>0,f(x)为增函数.

∴f(x)的增区间为(0,1)(2,+∞),

减区间为(1,2);

(Ⅱ)由(Ⅰ)可知在区间(1,e2)内,当x=2时,f(x)取得极小值,

而f(1)=0,f(2)=2-3ln2,f(e2)=e2-

2
e2
-5.

∵f(2)<f(1)<f(e2),

∴f(x)在区间(1,e2)上的值域为[2-3ln2,e2-

2
e2
-5];

(Ⅲ)由f(x)=x-

2
x
-3lnx+1及g(x)=7f(x)+m-
16
x
-4x

g(x)=3(x-

10
x
-7lnx)+7+m.

g(x)=3(1+

10
x2
-
7
x
)=
3
x2
(x2-7x+10)=
3
x2
(x-2)(x-5)
,x∈[1,4]

当x∈[1,2)时,g(x)>0,g(x)在[1,2)上单调递增;

当x∈(2,4]时,g(x)<0,g(x)在(2,4]上单调递减.

则g(x)在[1,4]上有最大值g(x)max=g(2)=m-2ln2-2=3.

∴实数m的值为5+2ln2.

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