问题 解答题
已知函数f(x)=lnx-
a
x
,g(x)=f(x)+ax-6lnx,其中a∈R.
(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.
答案

(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-

a
x
-5lnx,g(x)的定义域为(0,+∞),

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,

a≥

5x
x2+1

a≥[

5x
x2+1
]max

5x
x2+1
=
5
x+
1
x
5
2
,当且仅当x=1时取等号,

所以a

5
2

(Ⅲ)当a=2时,g(x)=2x-

2
x
-5lnx,g(x)=
2x2-5x+2
x2

由g′(x)=0,得x=

1
2
或x=2.

x∈(0,

1
2
)时,g′(x)≥0;当x∈(
1
2
,1)
时,g′(x)<0.

所以在(0,1)上,g(x)max=g(

1
2
 )=-3+5ln2,

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(
1
2
)≥h(1)
g(
1
2
) ≥h(2)

-3+5ln2≥5-m
-3+5ln2≥8-2m

m≥8-5ln2
m≥
1
2
(11-5ln2)

解得m≥8-5ln2,

所以实数m的取值范围是[8-5ln2,+∞).

选择题
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