问题 解答题
已知函数f(x)=lnx,g(x)=
1
2
x2

(I)设函数F(x)=ag(x)-f(x)(a>0),若F(x)没有零点,求a的取值范围;
(II)若x1>x2>0,总有m[g(x1)-g(x2)]>x1f(x1)-x2f(x2)成立,求实数m的取值范围.
答案

(I)F(x)=ag(x)-f(x)=

1
2
ax2-lnx,

F′(x)=ax-

1
x
=
ax2-1
x
   (x>0)

∴函数F(x)在(0,

1
a
)上为减函数,在(
1
a
,+∞)上为增函数

若F(x)没有零点,须且只须F(

1
a
)>0,

1
2a
+
1
2
lna>0,即
1
a
+lna>
0

设g(a)=

1
a
+lna,∵g′(a)=
a-1
a2

∴g(a)在(0,1)而为减函数,在(1,+∞)上为增函数,而g(1)=1>0

∴g(a)>0,即当a>0时,

1
a
+lna>0恒成立

故若F(x)没有零点,则a的取值范围为(0,+∞)

(II)若x1>x2>0,总有m[g(x1)-g(x2)]>x1f(x1)-x2f(x2)成立,

即若x1>x2>0,总有mg(x1)-x1f(x1)>mg(x2)-x2f(x2)成立,

即函数h(x)=mg(x)-xf(x)=

1
2
mx2-xlnx,在(0,+∞)上为增函数,

即h′(x)=mx-lnx-1≥0在(0,+∞)上恒成立

即m≥

lnx+1
x
在(0,+∞)上恒成立

设G(x)=

lnx+1
x
,则G′(x)=
-lnx
x2

∴G(x)在(0,1)上为增函数,在(1,+∞)上为减函数,

∴G(x)≤G(1)=1

∴m≥1

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