设函数f(x)=alnx+
(Ⅰ)求函数f(x)的单调区间; (Ⅱ)当a>0时,若对任意x>0,不等式f(x)≥2a成立,求a的取值范围; (Ⅲ)当a<0时,设x1>0,x2>0,试比较f(
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函数f(x)的定义域为(0,+∞).…(1分)
(Ⅰ)由题意x>0,f′(x)=
-a x
,…(2分)1 x2
(1)当a>0时,
由f′(x)=
-a x
<0,1 x2
解得x<
,函数f(x)的单调递减区间是(0,1 a
);1 a
由f′(x)=
-a x
>0,1 x2
解得x>
,函数f(x)的单调递增区间是(1 a
,+∞). …(4分)1 a
(2)当a≤0时,
由于x>0,所以f′(x)=
-a x
<0恒成立,1 x2
函数f(x)的在区间(0,+∞)上单调递减.…(5分)
(Ⅱ)因为对于任意正实数x,不等式f(x)≥2a成立,即2a≤alnx+
恒成立.1 x
因为a>0,由(Ⅰ)可知
当x=
时,函数f(x)=alnx+1 a
有最小值f(1 x
)=aln1 a
+a=a-alna.…(7分)1 a
所以2a≤a-alna,解得0<a≤
.1 e
故所求实数a的取值范围是(0,
]. …(9分)1 e
(Ⅲ)因为f(
)=alnx1+x2 2
+x1+x2 2
,2 x1+x2
=f(x1)+f(x2) 2
(alnx1+1 2
+alnx2+1 x1
)=1 x2
[aln(x1x2)+1 2
]=alnx1+x2 x1x2
+x1x2
.…(10分)x1+x2 2x1x2
所以f(
)-x1+x2 2
=alnf(x1)+f(x2) 2
+x1+x2 2
-aln2 x1+x2
-x1x2
=alnx1+x2 2x1x2
-x1+x2 2 x1x2
.(x1-x2)2 2x1x2(x1+x2)
(1)显然,当x1=x2时,f(
)=x1+x2 2
. …(11分)f(x1)+f(x2) 2
(2)当x1≠x2时,因为x1>0,x2>0,且a<0,
所以x1+x2>2
,x1•x2
所以
>1,a•lnx1+x2 2 x1•x2
<0.…(12分)x1+x2 2 x1•x2
又-
<0,所以aln(x1-x2)2 2x1x2(x1+x2)
-x1+x2 2 x1x2
<0(x1-x2)2 2x1x2(x1+x2)
所以f(
)-x1+x2 2
<0,f(x1)+f(x2) 2
即f(
)<x1+x2 2
.f(x1)+f(x2) 2
综上所述,当x1=x2时,f(
)=x1+x2 2
;当x1≠x2时,f(f(x1)+f(x2) 2
)<x1+x2 2
.…(14分)f(x1)+f(x2) 2