问题 解答题

设函数f(x)=x2-mlnx,h(x)=x2-x+a

(Ⅰ) 当a=0时,f(x)≥h(x)在(1,+∞)上恒成立,求实数m的取值范围;

(Ⅱ) 当m=2时,若函数g(x)=f(x)-h(x)在[1,3]上恰有两个不同零点,求实数a的取值范围.

答案

(I)由a=0,f(x)≥h(x)可得-mlnx≥-x,即m≤

x
lnx

φ=

x
lnx
,则f(x)≥h(x)在(1,+∞)上恒成立等价于m≤φ(x)min.(3分)

求得φ′(x)=

lnx-1
ln2x
(4分)

当x∈(1,e)时;φ′(x)<0;当x∈(e,+∞)时,φ′(x)>0(5分)

故φ(x)在x=e处取得极小值,也是最小值,

即φ(x)min=φ(e)=e,故m≤e.(6分)

(II)函数k(x)=f(x)-h(x)在[1,3]上恰有两个不同的零点等价于方程x-2lnx=a,

在[1,3]上恰有两个相异实根.(7分)

令g(x)=x-2lnx,则g′(x)=1-

2
x
(8分)

当x∈[1,2)时,g′(x)<0,当x∈(2,3]时,g′(x)>0

g(x)在[1,2]上是单调递减函数,在(2,3]上是单调递增函数.

故g(x)min=g(2)=2-2ln2(10分)

又g(1)=1,g(3)=3-2ln3

∵g(1)>g(3),

∴只需g(2)<a≤g(3),(12分)

故a的取值范围是(2-2ln2,3-2ln3](13分)

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