问题 解答题
已知函数f(x)=
mx
x2+n
(m,n∈R)
在x=1处取到极值2.
(Ⅰ)求f(x)的解析式;
(Ⅱ)设函数g(x)=lnx+
a
x
.若对任意的x1∈R,总存在x2∈[1,e],使得g(x2)≤f(x1)+
7
2
,求实数a的取值范围.
答案

(Ⅰ)f′(x)=

m(x2+n)-2mx
(x+n)2
=
mx2-2mx+mn
(x2+n)2
(2分)

根据题意,f(x)=

mx
x2+n

f′(x)=-

mx2-mn
(x2+n)2

由f(x)在x=1处取到极值2,故f′(1)=0,f(1)=2即

mn-m
(1+n)2
=0
m
1+n
=2

解得m=4,n=1,经检验,此时f(x)在x=1处取得极值.故f(x)=

4x
x2+1
(4分)

(Ⅱ)由(Ⅰ)知f(x)的定义域为R,且f(-x)=-f(x).故f(x)为奇函数.f(0)=0,x>0时,f(x)>0,f(x)=

4
x+
1
x
≤2.当且仅当x=1时取“=”.

故f(x)的值域为[-2,2].从而f(x1)+

7
2
3
2
.依题意有g(x)最小值
3
2
(7分)

函数g(x)=lnx+

a
x
的定义域为(0,+∞),g(x)=
1
x
-
a
x2
=
x-a
x2
(8分)

①当a≤1时,g′(x)>0函数g(x)在[1,e]上单调递增,其最小值为g(1)=a≤1<

3
2
合题意;

②当1<a<e时,函数g(x)在[1,a)上有g′(x)<0,单调递减,在(a,e]上有g′(x)>0,单调递增,所以函数g(x)最小值为f(a)=lna+1,由lna+1≤

3
2
,得0<a≤
e
.从而知1<a≤
e
符合题意.

③当a≥e时,显然函数g(x)在[1,e]上单调递减,其最小值为g(e)=1+

a
e
≥2>
3
2
,不合题意(11分)综上所述,a的取值范围为a≤
e
(12分)

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