问题 解答题
已知函数f(x)=xlnx,g(x)=-
2
3
x3+
1
2
ax2-3bx+c(a,b,c∈R)

(1)若函数h(x)=f′(x)-g′(x)是其定义域上的增函数,求实数a的取值范围;
(2)若g(x)是奇函数,且g(x)的极大值是g(
3
3
)
,求函数g(x)在区间[-1,m]上的最大值;
(3)证明:当x>0时,f′(x)>
1
ex
-
2
ex
+1
答案

(1)f'(x)=lnx+1,g'(x)=-2x2+ax-3b,所以h(x)=lnx+2x2-ax+3b+1,

由于h(x)是定义域内的增函数,故h′(x)=

1
x
+4x-a≥0恒成立,

a≤

1
x
+4x对∀x>0恒成立,又
1
x
+4x≥4
(x=2时取等号),故a∈(-∞,4].

(2)由g(x)是奇函数,则g(x)+g(-x)=0对∀x>0恒成立,从而a=c=0,

所以g(x)=-

2
3
x3-3bx,有g'(x)=-2x2-3b.

由g(x)极大值为g(

3
3
),即g′(
3
3
)=0
,从而b=-
2
9

因此g(x)=-

2
3
x3-
2
3
x,即g′(x)=-2x2+
2
3
=-2(x-
3
3
)(x+
3
3
)

所以函数g(x)在(-∞,-

3
3
)和(
3
3
,+∞)
上是减函数,在(-
3
3
3
3
)
上是增函数.

由g(x)=0,得x=±1或x=0,因此得到:

当-1<m<0时,最大值为g(-1)=0;

0≤m<

3
3
时,最大值为g(m)=-
2
3
m3+
2
3
m

m≥

3
3
时,最大值为g(
3
3
)=
4
3
27

(3)问题等价于证明f(x)=xlnx>

x
ex
-
2
e
对x>0恒成立;

f'(x)=lnx+1,所以当x∈(0,

1
e
)时,f'(x)<0,f(x)在(0,
1
e
)
上单调减;

x∈(

1
e
,+∞)时,f'(x)>0,f(x)在(
1
e
,+∞)
上单调增;

所以f(x)在(0,+∞)上最小值为-

1
e
(当且仅当x=
1
e
时取得)

m(x)=

x
ex
-
2
e
(x>0),则m′(x)=
1-x
ex
,得m(x)最大值m(1)=-
1
e
(当且仅当x=1时取得),

又f(x)得最小值与m(x)的最大值不能同时取到,所以结论成立.

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