问题
解答题
已知函数f(x)=
(I)求函数f(x)的导函数f′(x)的最小值; (II)当a=3时,求函数h(x0的单调区间及极值; (III)若对任意的x1,x2∈(0,+∞),x1≠x2,函数h(x)满足
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答案
(I)f′(x)=x-3+
=x+a-1 x
-3,其中x>0.a-1 x
因为a>1,所以a-1>0,又x>0,所以x+
-3≥2a-1 x
-3,a-1
当且仅当x=
时取等号,其最小值为2a-1
-3.…(4分)a-1
(II)当a=3时,h(x)=
x2+2lnx-3x,h′(x)=x+1 2
-3=2 x
.…..(6分)(x-1)(x-2) x
x,h′(x),h(x)的变化如下表:
x | (0,1) | 1 | (1,2) | 2 | (2,+∞) | ||
h′(x) | + | 0 | - | 0 | + | ||
h(x) | 递增 | -
| 递减 | 2ln2-4 | 递增 |
….(8分)
函h(x)在x=1处取得极大值-
,在x=2处取得极小2ln2-4.5 2
….(10分)
(III)由题意h(x)=
x2+(a-1)lnx-ax(a>0).1 2
不妨设x1<x2,则
>-1得h(x1)+x1<h(x2)+x2.…(12分)h(x1)-h(x2) x1-x2
令F(x)=h(x)+x=h(x)=
x2+(a-1)lnx-ax+x,则函数F(x)在(0,+∞)单调递增.1 2
F′(x)=x-(a-1)+
=a-1 x
≥0在(0,+∞)恒成立.x2-(a-1)x+a-1 x
即G(x)=x2-(a-1)x+a-1≥0(在0,+∞)恒成立.
因为G(0)=a-1>0,
>0,因此,只需△=(a-1)2-4(a-1)≤0.a-1 2
解得1<a≤5.
故所求实数a的取值范围1<a≤5.….(14分)