设函数f(x)=ax•lnx(a>0).
(Ⅰ)当a=2时,判断函数g(x)=f(x)-4(x-1)的零点的个数,并且说明理由;
(Ⅱ)若对所有x≥1,都有f(x)≤x2-1,求正数a的取值范围.
(Ⅰ)当a=2时,g(x)=f(x)-4(x-1)=2xlnx-4x+4的定义域是(0,+∞)求导,得g′(x)=2(lnx-1)<0,0<x<e =0,x=e >0,x>e
所以,g(x)在(0,e)上为减函数,在(e,+∞)上为增函数,g(x)min=g(e)=2(2-e)<0.
又g(1)=0,根据g(x)在(0,e)上为减函数,
则g(x)在(0,e)上恰有一个零点;
又g(e2)=4>0,则g(e)g(e2)<0,
所以g(x)在(e,e2)上恰有一个零点,
再根据g(x)在(e,+∞)上为增函数,g(x)在(e,+∞)上恰有一个零点.
综上所述,函数g(x)=f(x)-4(x-1)的零点的个数为2.
(Ⅱ)令F(x)=f(x)-(x2-1)=axlnx-x2+1(a>0,x≥1),
求导,再令G(x)=F'(x)=a(lnx+1)-2x,
则G′(x)=
-2a x
(ⅰ)若0<a≤2,当x≥1时,G′(x)=
-2≤0,a x
故G(x)在[1,+∞)上为减函数,
所以当x≥1时,G(x)≤G(1)=a-2≤0,即F'(x)≤0,
则F(x)在[1,+∞)上为减函数,
所以当x≥1时,F(x)≤F(1)=0,即f(x)≤x2-1成立;
(ⅱ)若a>2,方程G'(x)=0的解为x=
>1,a 2
则当1≤x≤
时,G′(x)=a 2
-2≥0,a x
故G(x)在[1,
]上为增函数,a 2
所以当1≤x≤
时,G(x)≥G(1)=a-2>0,即F'(x)>0,a 2
则F(x)在[1,
]上为增函数,a 2
所以当1<x<
时,F(x)>F(1)=0,即f(x)>x2-1成立,此时不合题意.a 2
综上,满足条件的正数a的取值范围是(0,2].