问题 解答题
设函数f(x)=lnx,g(x)=x-
1
x

(1)求Φ(x)=g(x)+kf(x)(k<0)的单调区间;
(2)若对所有的x∈[e,+∞),都有xf(x)≥ax+a成立,求a的取值范围.
答案

(1)函数φ(x)=x-

1
x
+klnx的定义域为(0,+∞).

φ′(x)=1+

1
x2
+
k
x
=
x2+kx+1
x2

记函数h(x)=x2+kx+1,其判别式△=k2-4.

①当△=k2-4≤0,(k<0),即-2≤k<0时,g(x)≥0恒成立,

∴φ′(x)≥0在(0,+∞)恒成立,φ(x)在区间(0,+∞)上递增.

②当△=k2-4>0,(k<0)即k<-2时,

方程h(x)=0有两个不等的实根x1=

-k-
k2-4
2
>0,x2=
-k+
k2-4
2
>0.

若x1<x<x2,则h(x)<0,∴φ′(x)<0,

∴φ(x)在区间(x1,x2)上递减;

若x>x2或0<x<x1,则g(x)>0,∴φ′(x)>0,

∴φ(x)在区间(0,x1)和(x2,+∞)上递增.

综上可知:当-2≤k<0时,φ(x)的递增区间为(0,+∞);

当k<-2时,φ(x)的递增区间为(0,

-k-
k2-4
2
)和(
-k+
k2-4
2
,+∞),

递减区间为(

-k-
k2-4
2
-k+
k2-4
2
).

(2)∵x≥e,∴xlnx≥ax+a⇔a≤

xlnx
x+1

令t(x)=

xlnx
x-1
,x∈[e,+∞),则h′(x)=
x+lnx+1
(x+1)2

∵当x≥e时,(x+lnx+1)′=1+

1
x
>0,

∴函数y=x+lnx+1在[e,+∞)上是增函数,

∴x+lnx+1≥e+lne+1=e+2>0,h′(x)>0,

∴t(x)的最小值为h(e)=

e
e+1

∴a≤

e
e+1

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