已知函数f(x)=x3+mx,g(x)=nx2+n2,F(x)=f(x)+g(x). (Ⅰ)求函数f(x)的单调区间; (Ⅱ)若函数F(x)在x=l处有极值为10,求曲线F(x)在(0,F(0))处的切线方程; (Ⅲ)若n2<3m,不等式F(
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(Ⅰ)∵f(x)=x3+mx,∴f′(x)=3x2+m.
①当m≥0时,f′(x)≥0恒成立,所以f(x)在(-∞,+∞)上是增函数.
②当m<0时,若f′(x)<0,则-
<x<-3m 3
.若f′(x)>0,则x<--3m 3
,或x>-3m 3
,-3m 3
所以f(x)在(-
,-3m 3
)上是减函数,在(-∞,--3m 3
),(-3m 3
,+∞)上是增函数;-3m 3
(Ⅱ)∵F(x)=x3+mx+nx2+n2,在x=1处有极值10,
∴F′(x)=3x2+2nx+m.
∴
,∴F′(1)=0 F(1)=10
,3×12+2n×1+m=0 13+n×12+m×1+n2=10
∴m=-11,n=4.或m=3,n=-3.
当m=3,n=-3时,F′(x)=3(x-1)2≥0,函数F(x)在R上是增函数,所以F(x)在x=1处无极值,不合题意.
当m=-11,n=4时,F′(x)=3x2+8x-11=(3x+11)(x-1),
当-
<x<1时,F′(x)<0;当x>1时,F′(x)>0.11 3
∴函数F(x)在x=1处取得极小值,符合题意.
∴m=-11,n=4.∴切线方程为11x+y-16=0.
(Ⅲ)∵F(x)=x3+mx+nx2+n2,
∴F′(x)=3x2+2nx+m.
∵n2<3m,△=4(n2-3m)<0,∴F′(x)>0,
∴F(x)=x3+mx+nx2+n2在R上是增函数.
∵F(
)>F(1+lnx x-1
)对任意x∈(1,+∞)恒成立,∴k<k x
对任意x∈(1,+∞)恒成立.x(1+lnx) x-1
设函数h(x)=
,则h′(x)=x(1+lnx) x-1
.x-lnx-2 (x-1)2
设m(x)=x-lnx-2,则m′(x)=1-
.1 x
∵x∈(1,+∞),m′(x)>0,则m(x)=x-lnx-2在(1,+∞)上是增函数,
因为m(1)=-1,m(2)=-ln2,m(3)=1-ln3<0,m(4)=2-ln4>0,所以∃x0∈(3,4),使m(x0)=x0-lnx0-2=0
所以x∈(1,x0)时,m(x)<0,h′(x)<0,所以h(x)=
在(1,+∞)上递减,x(1+lnx) x-1
x∈(x0,+∞)时,m(x)>0,h′(x)>0,所以h(x)=
在(x0,+∞)上递增,x(1+lnx) x-1
所以h(x)的最小值为h(x0)=
,x0(1+lnx0) x0-1
又因为m(x0)=x0-lnx0-2=0,所以h(x0)=x0,
因为x0∈(3,4),且k<h(x)对任意x∈(1,+∞)恒成立,所以k<h(x)min,
所以k≤3,整数k的最大值为3.