问题 解答题
设函数f(x)=px-
p
x
,m(x)=2lnx..
(1)当p≥1时,证明:对任意x∈(1,+∞),f(x)>m(x)恒成立;
(2)设g(x)=
2e
x
,若对任意x1,x2∈[1,e],f(x1)-m(x1)<g(x2)成立,求实数p的取值范围.
答案

(1)证明:令G(x)=f(x)-m(x)=px-

p
x
-2lnx,

G(x)=p+

p
x2
-
2
x

G′(x)=

px2-2x+p
x2

令h(x)=px2-2x+p,

当p≥1时,h(x)=px2-2x+p,

其图象为开口向上的抛物线,

对称轴为x=

1
p
∈(0,1]

∴h(x)>h(1)=2p-2>0,

∴G'(x)在(1,+∞)内为单调递增函数,

G(x)>G(1)=0,

即f(x)>m(x).

(2)∵g(x)=

2e
x
在[1,e]上是减函数,

∴x=e时,g(x)min=2;x=1时,g(x)max=2e,

即g(x)∈[2,2e].

①当P=0时,h(x)=-2x,

因为x>0,所以h(x)<0,G′(x)=-

2
x
<0,

∴G(x)在(0,+∞)内是单调递减函数;

②当P<0时,h(x)=px2-2x+p,

其图象为开口向下的抛物线,对称轴为x=

1
p
∉(0,+∞),

在(0,+∞),h(x)≤0恒成立,

所以,当p≤0时,G(x)在[1,e]上递减,

G(x)max=G(1)=0<2

③当0<p<1时,由x∈[1,e],

x-

1
x
≥0,

又当p=1时,G(x)在[1,e]上是增函数,

G(x)=p(x-

1
x
)-2lnx≤e-
1
e
-2ln2<2

④当p≥1时,h(x)=px2-2x+p,

其图象为开口向上的抛物线,

对称轴为x=

1
p
∈(0,+∞),

h(x)min=(

1
p
)=p-
1
p
>0,

∴G(x)在[1,e]上为单调递增函数,

又g(x)在[1,e]上是减函数,

故只需G(x)max<g(x)min,x∈[1,e],

G(x)max=G(e)=p(e-

1
e
)-2lne,g(x)min=2,

即 p(e-

1
e
)-2lne<2,

解得1≤p<

4e
e2-1

综上,p的取值范围是(-∞,

4e
e2-1
).

改错题
单项选择题