问题
解答题
已知函数f(x)=ax2+x-xlnx(a>0). (1)若函数满足f(1)=2,且在定义域内f(x)≥bx2+2x恒成立,求实数b的取值范围; (2)若函数f(x)在定义域上是单调函数,求实数a的取值范围; (3)当
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答案
(1)由f(1)=2,得a=1,又x>0,
∴x2+x-xlnx)≥bx2+2x恒成立⇔1-
-1 x
≥b,…(1分)lnx x
令g(x)=1-
-1 x
,可得g(x)在(0,1]上递减,lnx x
在[1,∞)上递增,所以g(x)min=g(1)=0,
即b≤0…(3分)
(2)f′(x)=2ax-lnx,(x>0),
令f′(x)≥0得:2a≥
,设h(x)=lnx x
,当x=e时,h(x)max=lnx x
,1 e
∴当a≥
时,函数f(x)在(0,+∞)单调递增…(5分)1 2e
若0<a<
,g(x)=2ax-lnx,(x>0),g′(x)=2a-1 2e
,1 x
g′(x)=0,x=
,x∈(0,1 2a
),g′(x)<0,x∈(1 2a
,+∞),g′(x)>0,1 2a
∴x=
时取得极小值,即最小值.1 2a
而当0<a<
时,g(1 2e
)=1-ln1 2a
<0,1 2a
f′(x)=0必有根,f(x)必有极值,在定义域上不单调…(8分)
∴a≥
…(9分)1 2e
(3)由(I)知g(x)=1-
在(0,1)上单调递减,1+lnx x
∴
<x<y<1时,g(x)>g(y)即1 e
<1+lnx x
…(10分)1+lny y
而
<x<y<1时,-1<lnx<0,1 e
∴1+lnx>0,
∴
<y x
…(12分)1+lny 1+lnx