已知函数f(x)=lnx-
(Ⅰ)讨论f(x)的单调性; (Ⅱ)若g(x)在其定义域内为增函数,求正实数a的取值范围; (Ⅲ)设函数h(x)=x2-mx+4,当a=2时,若∃x1∈(0,1),∀x2∈[1,2],总有g(x1)≥h(x2)成立,求实数m的取值范围. |
(Ⅰ)f(x)的定义域为(0,+∞),且f′(x)=
,x+a x2
①当a≥0时,f′(x)>0,f(x)在(x,+∞)上单调递增;
②当a<0时,由f′(x)>0,得x>-a;由f′(x)<0,得x<-a;
故f(x)在(0,-a)上单调递减,在(-a,+∞)上单调递增.
(Ⅱ)g(x)=ax-
-5lnx,g(x)的定义域为(0,+∞),a x
g′(x)=a+
-a x2
=5 x
,ax2-5x+a x2
因为g(x)在其定义域内为增函数,所以∀x∈(0,+∞),g′(x)≥0,
∴ax2-5x+a≥0,
∴a(x2+1)≥5x,
即a≥
,5x x2+1
∴a≥[
]max.5x x2+1
∵
=5x x2+1
≤5 x+ 1 x
,当且仅当x=1时取等号,5 2
所以a≥
.5 2
(Ⅲ)当a=2时,g(x)=2x-
-5lnx,g′(x)=2 x
,2x2-5x+2 x2
由g′(x)=0,得x=
或x=2.1 2
当x∈(0,
)时,g′(x)≥0;当x∈(1 2
,1)时,g′(x)<0.1 2
所以在(0,1)上,g(x)max=g(
)=-3+5ln2,1 2
而“∃x1∈(0,1),∀x2∈[1,2],总有g(x1)≥h(x2)成立”等价于
“g(x)在(0,1)上的最大值不小于h(x)在[1,2]上的最大值”
而h(x)在[1,2]上的最大值为max{h(1),h(2)},
所以有
,g(
)≥h(1)1 2 g(
) ≥h(2)1 2
∴
,-3+5ln2≥5-m -3+5ln2≥8-2m
∴
,m≥8-5ln2 m≥
(11-5ln2)1 2
解得m≥8-5ln2,
所以实数m的取值范围是[8-5ln2,+∞).