问题 解答题
设函数f(x)=alnx,g(x)=
1
2
x2
(1)记h(x)=f(x)-g(x),若a=4,求h(x)的单调递增区间;
(2)记g'(x)为g(x)的导函数,若不等式f(x)+2g'(x)≤(a+3)x-g(x)在x∈[1,e]上有解,求实数a的取值范围;
(3)若a=1,对任意的x1>x2>0,不等式m[g(x1)-g(x2)]>x1f(x1)-x2f(x2)恒成立.求m(m∈Z,m≤1)的值.
答案

(1)当a=4时,可得f(x)=4lnx,此时h(x)=4lnx-

1
2
x2

h(x)=

4
x
-x>0得-2<x<2,结合x>0,可得0<x<2.

所以h(x)的单调递增区间为(0,2).…(4分)

(2)不等式f(x)+2g′(x)≤(a+3)x-g(x),即为alnx+2x≤(a+3)x-

1
2
x2

化简得:a(x-lnx)≥

1
2
x2-x,

由x∈[1,e]知x-lnx>0,因而a≥

1
2
x2-x
x-lnx
,设y=
1
2
x2-x
x-lnx

y=

(x-1)(x-lnx)-(1-
1
x
)(
1
2
x2-x)
(x-lnx)2
=
(x-1)(
1
2
x+1-lnx)
(x-lnx)2

∵当x∈(1,e)时x-1>0,

1
2
x+1-lnx>0,∴y′>0在x∈[1,e]时成立.

由不等式有解,可得知a≥ymin=-

1
2
,即实数a的取值范围是[-
1
2
,+∞)…(10分)

(3)当a=1,f(x)=lnx.

由m[g(x1)-g(x2)]>x1f(x1)-x2f(x2)恒成立,得mg(x1)-x1f(x1)>mg(x2)-x2f(x2)恒成立,

t(x)=

m
2
x2-xlnx(x>0).

由题意知x1>x2>0,故当x∈(0,+∞)时函数t(x)单调递增,

∴t′(x)=mx-lnx-1≥0恒成立,即m≥

lnx+1
x
恒成立,

因此,记y=

lnx+1
x
,得y(x)=
-lnx
x2

∵函数在(0,1)上单调递增,在(1,+∞)上单调递减,

∴函数h(x)在x=1时取得极大值,并且这个极大值就是函数h(x)的最大值.

由此可得h(x)max=h(1)=1,故m≥1,结合已知条件m∈Z,m≤1,可得m=1.…(16分)

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