问题 解答题
已知函数f(x)=x2-alnx,g(x)=bx-
x
+2,其中a,b∈R且ab=2.函数f(x)在[
1
4
,1
]上是减函数,函数g(x)在[
1
4
,1]
上是增函数.
(1)求函数f(x),g(x)的表达式;
(2)若不等式f(x)≥g(x)对x∈[
1
4
,1]
恒成立,求实数m的取值范围.
(3)求函数h(x)=f(x)+g(x)-
1
2
x
的最小值,并证明当n∈N*,n≥2时f(n)+g(n)>3.
答案

(1)求导函数可得f′(x)=2x-

a
x

∵函数f(x)在[

1
4
,1]上是减函数,∴对任意的x∈[
1
4
,1
],f′(x)≤0恒成立,所以a≥2x2,所以a≥2;

同理可得b≥1;

∵ab=2,∴a=2,b=1;

∴f(x)=x2-2lnx,g(x)=x-

x
+2;

(2)∵f(1)=1>0,g(

1
4
)=
7
4
>0,且函数f(x)在[
1
4
,1
]上是减函数,函数g(x)在[
1
4
,1]
上是增函数.

∴x∈[

1
4
,1]时,f(x)>0,g(x)>0,∴m≤
f(x)
g(x)

(

f(x)
g(x)
)′<0,∴
f(x)
g(x)
在[
1
4
,1
]上是减函数,

∴m≤

f(1)
g(1)
=
1
2

(3)h(x)=f(x)+g(x)-

1
2
x=x2-2lnx+
1
2
x
-
x
+2,则h′(x)=(
x
-1)
[
2(
x
+1)(x+1)
x
+
x
+1
2
x
],当x>0时,
2(
x
+1)(x+1)
x
+
x
+1
2
x
>0
,∴当x∈(0,1)时,h′(x)<0;当x∈(1,+∞)时,h′(x)>0

∴h(x)在(0,1)上递减,在(1,+∞)上递增

∴x=1时,函数取得最小值h(1)=

5
2

证明:当n≥2时,h(n)≥h(2)=7-2ln2-

2
>3,∴h(n)>3,

∴n∈N*,n≥2时f(n)+g(n)>3+

n
2
>3成立.

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