问题 解答题
设函数f(x)=
a
x
+xlnx
,g(x)=x3-x2-3.
(Ⅰ)讨论函数h(x)=
f(x)
x
的单调性;
(Ⅱ)如果存在x1,x2∈[0,2],使得g(x1)-g(x2)≥M成立,求满足上述条件的最大整数M;
(Ⅲ)如果对任意的s,t∈[
1
2
,2]
,都有f(s)≥g(t)成立,求实数a的取值范围.
答案

(Ⅰ)h(x)=

a
x2
+lnx,h′(x)=-
2a
x3
+
1
x
=
x2-2a
x3
,…(1分)

①a≤0,h'(x)≥0,函数h(x)在(0,+∞)上单调递增…(2分)

②a>0,h′(x)≥0,x≥

2a
,函数h(x)的单调递增区间为(
2a
,+∞)
h′(x)≤0,0<x≤
2a
,函数h(x)的单调递减区间为(0,
2a
)
…(4分)

(Ⅱ)存在x1,x2∈[0,2],使得g(x1)-g(x2)≥M成立,等价于:[g(x1)-g(x2)]max≥M,…(5分)

考察g(x)=x3-x2-3,g′(x)=3x(x-

2
3
),…(6分)

x0(0,
2
3
)
2
3
(
2
3
,2)
2
g′(x)0-0+
g(x)-3递减极(最)小值-
85
27
递增1
…(8分)

由上表可知:g(x)min=g(

2
3
)=-
85
27
,g(x)max=g(2)=1,

∴[g(x1)-g(x2)]max=g(x)max-g(x)min=

112
27
,…(9分)

所以满足条件的最大整数M=4;…(10分)

(Ⅲ)当x∈[

1
2
,2]时,f(x)=
a
x
+xlnx≥1
恒成立,等价于a≥x-x2lnx恒成立,…(11分)

记h(x)=x-x2lnx,所以a≥hmax(x)

又h′(x)=1-2xlnx-x,则h′(1)=0.

记h'(x)=(1-x)-2lnx,x∈[

1
2
,1),1-x>0,xlnx<0,h'(x)>0

即函数h(x)=x-x2lnx在区间[

1
2
,1)上递增,

记h'(x)=(1-x)-2lnx,x∈(1,2],1-x<0,xlnx>0,h'(x)<0

即函数h(x)=x-x2lnx在区间(1,2]上递减,

∴x=1,h(x)取到极大值也是最大值h(1)=1…(13分)

∴a≥1…(14分)

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