问题 解答题

已知函数f(x)=x2-mx(m∈R),g(x)=lnx.

(1)记h(x)=f(x)-g(x),当m=1时,求函数h(x)的单调区间;

(2)若对任意有意义的x,不等式f(x)>g(x)恒成立,求m的取值范围;

(3)求证:当m>1时,方程f(x)=g(x)有两个不等的实根.

答案

(1)当m=1时,h(x)=x2-x-lnx(x>0),h′(x)=2x-1-

1
x
=
2x2-x-1
x
=
(x-1)(2x+1)
x
(x>0),…(3分)

当0<x<1时,h'(x)<0,∴h(x)的单调减区间为(0,1);…(4分)

当x>1时,h'(x)>0,∴h(x)的单调增区间为(1,+∞).…(5分)

(2)f(x)>g(x)等价于x2-mx>lnx,其中x>0,∴m<

x2-lnx
x
=x-
lnx
x
…(6分)

t(x)=x-

lnx
x
,得t′(x)=
x2+lnx-1
x2
,…(7分)

当0<x<1时,t'(x)<0,当x>1时,t'(x)>0,

∴m<t(x)min=t(1)=1,

∴m<1…(10分)

(3)设h(x)=f(x)-g(x)=x2-mx-lnx,,其中x>0.

h′(x)=2x-m-

1
x
=
2x2-mx-1
x2
=0,等价于2x2-mx-1=0,

此方程有且只有一个正根为x0=

m+
m2+8
4
,…(11分)

且当x∈(0,x0)时,h'(x)<0,

∴h(x)在(0,x0)上单调递减;

当x∈(x0,+∞)时,h'(x)>0,

∴h(x)在(x0,+∞)上单调递增;

∴函数只有一个极值h(x)min=h(x0)=x02-mx0-lnx0.…(12分)

当m>1时,x0=

m+
m2+8
4
,关于m在(1,+∞)递增,

∴x0∈(1,+∞),lnx0>0.…(13分)

∵m>1,∴(m2+8)-9m2=8(1-m2)<0,

m2+8
<3m∴x0-m=
m+
m2+8
4
-m=
m2+8
-3m
4
<0
,…(14分)

h(x)min=h(x0)=x02-mx0-lnx0=x0(x0-m)-lnx0<0,…(15分)

当m>1时,方程f(x)=g(x)有两个不等的实根.…(16分)

单项选择题
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