问题 解答题
已知函数f(x)=x3-ax , g(x)=
1
2
x2-lnx-
5
2

(1)若g(x)与f(x)在同一点处有相同的极值,求实数a的值;
(2)对一切x∈(0,+∞),有不等式f(x)≥2x•g(x)-x2+5x-3,恒成立,求实数a的取值范围;
(3)记G(x)=
1
2
x3-
5
2
x-xg(x)+
1
2
求证:当x≥1时,总有G(x)≤
1
2
x2成立
答案

(1)∵f(x)=x3-ax , g(x)=

1
2
x2-lnx-
5
2

∴f′(x)=3x2-a,g(x)=x-

1
x

g(x)=x-

1
x
=0,得x=1,(x=-1舍)

当0<x<1时,g′(x)0.

∴当x=1时,g(x)有极小值g(1)=-2.

∵g(x)与f(x)在同一点处有相同的极值,

∴f(1)=-2,且f′(1)=0,即

1-a=-2
3-a=0

解得a=3.

(2)不等式f(x)≥2x•g(x)-x2+5x-3转化为:

x3-ax≥2x(

1
2
x2-lnx-
5
2
)-x2+5x-3,

化简,得ax≤2xlnx+x2+3,

∵x∈(0,+∞),

∴a≤2lnx+

3
x
+x,

∵对一切x∈(0,+∞),不等式f(x)≥2x•g(x)-x2+5x-3恒成立,

∴a≤(2lnx+

3
x
+x)min

记t(x)=2lnx+

3
x
+x,x>0,则t(x)=(2lnx+
3
x
+x)
=
2
x
-
3
x2
+1
=
x2+2x-3
x2

令t′(x)=0,得

x2+2x-3
x2
=0,解得x=1.

在(0,1)上,t′(x)<0;在(1,+∞)上,t′(x)>0.

故当x=1时,t(x)有极小值为4,

故a∈(-∞,4].

(3)证明:∵g(x)=

1
2
x2-lnx-
5
2

G(x)=

1
2
x3-
5
2
x-xg(x)+
1
2

=

1
2
x3-
5
2
x-
1
2
x3+xlnx+
5
2
x+
1
2

=xlnx+

1
2

∵当x≥1时,总有G(x)≤

1
2
x2成立,

∴当x≥1时,总有G(x)≤

1
2
x2成立≥1时,总有xlnx≤
1
2
x2
-
1
2

设F(x)=xlnx+

1
2
-
1
2
x2
,x≥1

则F′(x)=lnx+1-x,令F′(x)=0,得x=1.

当x>1时,F′(x)<0,F(x)是减函数,

∴F(x)=xlnx+

1
2
-
1
2
x2
≤0.

故当x≥1时,总有G(x)≤

1
2
x2成立.

问答题
单项选择题