已知函数f(x)=lnx+x,g(x)=
(I)求函数F(x)=f(x)+g(x)在(0,e]上的最小值; (II)对于正实数m,方程2mf(x)=x2有唯一实数根,求m的值. |
(I)函数F(x)=f(x)+g(x)=
-1+lnx的定义域为{x|x>0}a x
因为F′(x)=-
+a x2
,a>0时,解F′(x)>0,即-1 x
+a x2
>0,1 x
得x>a,所以在(a,+∞)上F(x)单调递增,
解F′(x)<0,即-
+a x2
<0,得0<x<a,1 x
所以在(0,a)上,F(x)单调递减,
因此:当a<e时,函数在x=a处取得最小值F(a)=lna,
当a>e时,函数在x=a处取得最小值F(e)=a e
综上:当0<a≤e时,函数F(x)在区间(0,e]上最小值F(a)=lna;
当a>e时,函数F(x)在区间(0,e]上最小值F(e)=
;a e
(II)∵方程2mf(x)=x2中唯一实数解,
∴x2-2mlnx-2mx=0有唯一实数解,
设g(x)=x2-2mlnx-2mx,
∴g′(x)=
,2x2-2mx-2m x
令g′(x)=0,得x2-mx-m=0.
∵m>0,∴△=m2+4m>0,
方程有两异号根,设为x10,
∵x>0,∴x1应舍去.
当x∈(0,x2)时,g′(x)<0,g(x)在(0,x2)上单调递减,
当x∈(x2,+∞)时,g′(x)>0,g(x)在(x2,+∞)上单调递增,
当x=x2时,g′(x2)=0,g(x)取最小值g(x2).
∵g(x)=0有唯一解,∴g(x2)=0,
则
,即g(x2)=0 g′(x2)=0
,
-2mlnx2-2mx2=0x 22
-mx2-m=0x 22
∴2mlnx2+mx2-m=0,
∵m>0,∴2lnx2+x2-1=0(*),
设函数h(x)=2lnx+x-1,
∵当x>0时,h(x)是增函数,
∴h(x)=0至多有一解,
∵h(1)=0,
∴方程(*)的解为x2=1,
∴代入方程组解得m=
;1 2