已知函数f(x)=xlnx,g(x)=x+
(Ⅰ)求f(x)在区间[1,e](e为自然对数的底数)上的最大值; (Ⅱ)若对任意的x1,x2∈[1,e]都有g(x1)≥f(x2)成立,求实数a的取值范围. |
(Ⅰ)∵f(x)=xlnx,
∴x>0,f′(x)=lnx+1,
由f′(x)=lnx+1>0,得x>
,1 e
∴f(x)的增区间是(
,+∞).1 e
由f′(x)=lnx+1<0,得x<
,1 e
∴f(x)的减区间是(0,
).1 e
∴f(x)在区间[1,e]上上单调递增,
∴f(x)在区间[1,e]上的最大值f(x)max=f(e)=elne=e.
(Ⅱ)对任意的x1,x2∈[1,e]都有g(x1)≥f(x2)成立,等价于对任意的x1,x2∈[1,e]都有[g(x)]min≥[f(x)]max.
当x∈[1,e]时,f′(x)=lnx+1>0.
∴函数f(x)=xlnx在[1,e]上是增函数.
∴[f(x)]max=f(e)=e.
∵g(x)=x+
,(a>0),a2 x
∴g ′(x)=1-
=a2 x2
,且x∈[1,e],a>0.(x+a)(x-a) x2
①当0<a<1且x∈[1,e]时,g′(x)=
>0,(x+a)(x-a) x2
∴函数g(x)=x+
,在[1,e]上是增函数,a2 x
∴[g(x)]min=g(1)=1+a2.
由1+a2≥e,得a≥
,e-1
又0<a<1,∴a不合题意.
②当1≤a≤e时,
若1≤x<a,则g′(x)=
<0,(x+a)(x-a) x2
若a<x≤e,则g′(x)=
>0.(x+a)(x-a) x2
∴函数g(x)=x+
在[1,a)上是减函数,在(a,e]上是增函数.a2 x
∴[g(x)]min=g(a)=2a.
由2a≥e,得a≥
,e 2
又1≤a≤e,∴
≤a≤e. e 2
③当a>e且x∈[1,e]时,g′(x)=
<0,(x+a)(x-a) x2
∴函数g(x)=x+
在[1,e]上是减函数.a2 x
∴[g(x)]min=g(e)=e+
.a2 e
由e+
≥e,得a∈R,a2 e
又a>e,∴a>e. (15分)
综上所述,a的取值范围为[
,+∞).e 2