问题 解答题
已知函数f(x)=
x
lnx
-ax(x>0且x≠1).
(1)若函数f(x)在(1,+∞)上为减函数,求实数a的最小值;
(2)若∃x1,x2∈[e,e2],使f(x1)≤f'(x2)+a成立,求实数a的取值范围.
答案

(1)因f(x)在(1,+∞)上为减函数,

故f′(x)=

lnx-1
(lnx)2
-a≤0在(1,+∞)上恒成立,

又f′(x)=

lnx-1
(lnx)2
-a=-(
1
lnx
)2
+
1
lnx
-a=-(
1
lnx
-
1
2
)2+
1
4
-a

故当

1
lnx
=
1
2
,即x=e2时,f′(x)max=
1
4
-a

所以

1
4
-a≤0,于是a
1
4
,故a的最小值为
1
4

(2)命题“若∃x1,x2∈[e,e2],使f(x1)≤f'(x2)+a成立”等价于“当x∈[e,e2]时,有f(x)min≤f′(x)max+a”,

由(1),当x∈[e,e2]时,f′(x)max=

1
4
-a,所以f′(x)max+a=
1
4
,问题等价于:“当x∈[e,e2]时,有f(x)min
1
4
”,

①当a

1
4
时,由(1),f(x)在[e,e2]上为减函数,

则f(x)min=f(e2)=

e2
2
-ae2
1
4
,故a
1
2
-
1
4e2
,;

②当a<

1
4
时,由于f′(x)=-(
1
lnx
-
1
2
)2+
1
4
-a
在[e,e2]上为增函数,

故f′(x)的值域为[f′(e),f′(e2)],即[-a,

1
4
-a].

(i)若-a≥0,即a≤0,f′(x)≥0在[e,e2]上恒成立,故f(x)在[e,e2]上为增函数,

于是,f(x)min=f(e)=e-ae≥e>

1
4
,不合题意;

(ii)若-a<0,即0<a<

1
4
,由f′(x)的单调性和值域知,∃唯一x0∈(e,e2),使f′(x0)=0,

且满足:当x∈(e,x0)时,f′(x)<0,f(x)为减函数;当x∈(x0e2)时,f′(x)>0,f(x)为增函数;

所以,f(x)min=f(x0)=

x0
lnx0
-ax0
1
4
x0∈(e,e2)

所以a

1
lnx0
-
1
4x0
1
lne2
-
1
4e
1
2
-
1
4
=
1
4
,与0<a<
1
4
矛盾,不合题意;

综上,得a

1
2
-
1
4e2

问答题
判断题