问题 解答题
已知函数f(x)=alnx-ax-3(a∈R).
(Ⅰ)当a=1时,求函数f(x)的单调区间;
(Ⅱ)若函数y=f(x)的图象在点(2,f(2))处的切线的倾斜角为45°,问:m在什么范围取值时,对于任意的t∈[1,2],函数g(x)=x3+x2[
m
2
+f′(x)]
在区间(t,3)上总存在极值?
(Ⅲ)当a=2时,设函数h(x)=(p-2)x-
p+2e
x
-3
,若在区间[1,e]上至少存在一个x0,使得h(x0)>f(x0)成立,试求实数p的取值范围.
答案

(Ι)当a=1时,函数f(x)=alnx-ax-3=lnx-x-3;导函数为f(x)=

1
x
-1;

当0<x<1时,函数f(x)单调递增,当时x>1时,函数f(x)单调递减;

故减区间为(1,+∞),增区间为(0,1);

(Ⅱ)∵g(x)=x3+x2[

m
2
+f′(x)]=x3+(2+
m
2
)x2-2x,

∴g(x)=3x2+(4+m)x-2,

∵g(x)在区间(t,3)上总存在极值,∴

g′(t)<0
g′(3)>0.

解得-

37
3
<m<-9.

所以当m∈(-

37
3
,-9)时,对于任意的t∈[1,2]函数g(x)=x3+x2[
m
2
+f′(x)]
在区间(t,3)上总存在极值.

(Ⅲ)∴令F(x)=h(x)-f(x)=(p-2)x-

p+2e
x
-3-2lnx+2x+3=px-
p
x
-
2e
x
-2lnx

①当p≤0时,由x∈[1,e]得px-

p
x
≤0,-
2e
x
-2lnx<0.

所以,在[1,e]上不存在x0,使得h(x0)>f(x0)成立;

②当p>0时,F'(x)=

px2-2x+p+2e
x2
,∵x∈[1,e],

∴2e-2x≥0,px2+p>0,F'(x)>0在[1,e]上恒成立,故F(x)在[1,e]上单调递增.

F(x)max=F(e)=pe-

p
e
-4.

故只要pe-

p
e
-4>0,解得p>
4e
e2-1
.所以p的取值范围是(
4e
e2-1
,+∞)

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