问题 解答题
已知定义域为R的奇函数f(x),当x>0时,f(x)=lnx.
(1)求函数f(x)的解析式;
(2)若函数h(x)=f(x)+
a
x
在[1,e]上的最小值为3,求a的值;
(3)若存在x0∈[1,+∞),使得f(x0)>x02+
a
x0
,求实数a的取值范围.
答案

(1)∵f(x)定义域为R的奇函数,

∴f(0)=0--------------------(1分)

当x<0时,f(x)=-f(-x)=-ln(-x)

综上所述,函数f(x)的解析式是f(x)=

lnx     (x>0)
0        (x=0)
-ln(-x)        (x<0)
--------------(3分)

(2)由题意得h(x)=lnx+

a
x
,∴h′(x)=
1
x
-
a
x2
=
x-a
x2

由h′(x)=0得x=a

①当a≤1时,f(x)在[1,e]上单调递增

∴h(x)min=h(1)=a

∴a=3,但不符合a≤1,舍去---------------------(6分)

②当1<a<e时,f(x)在[1,a]上单调递减,在[a,e]上单调递增

∴h(x)min=h(a)=a

∴a=3,但不符合1<a<e,舍去---------------------(8分)

③当a≥e时,f(x)在[1,e]上单调递减

∴h(x)min=h(e)=1+

a
e
,可得1+
a
e
=3,解之得a=2e,符合题意

综上所述:当a=2e时,h(x)=f(x)+

a
x
在[1,e]上的最小值为3-----------(10分)

(3)由题意:f(x)>x2+

a
x
在[1,+∞)上有解

即a<xlnx-x3在[1,+∞)上有解--------------------(12分)

设g(x)=xlnx-x3,其中x∈[1,+∞),可得g′(x)=lnx+1-3x2

设φ(x)=lnx+1-3x2 (x∈[1,+∞)),则φ′(x)=

1
x
-6x

当x∈[1,+∞)时φ′(x)<0恒成立,可得φ(x)在[1,+∞)上单调递减

∴φ(x)≤φ(1)=-2,得φ(x)在[1,+∞)上恒为负数---------------------(14分)

∴当x∈[1,+∞)时g′(x)<0恒成立,得g(x)在[1,+∞)上单调递减

因此,g(x)max=g(1)=-1

由此可得,实数a的取值范围为(-∞,-1).---------------------(16分)

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