问题
解答题
若函数f(x)=lnx,g(x)=x-
(1)求函数φ(x)=g(x)-kf(x)(k>0)的单调区间; (2)若对所有的x∈[e,+∞],都有xf(x)≥ax-a成立,求实数a的取值范围. |
答案
(1)函数φ(x)=x-
-klnx的定义域为(0,+∞).2 x
φ′(x)=1+
-2 x2
=k x
,记函数g(x)=x2-kx+2,其判别式△=k2-8x2-kx+2 x2
①当△=k2-8≤0即0<k≤2
时,g(x)≥0恒成立,2
∴φ′(x)≥0在(0,+∞)恒成立,φ(x)在区间(0,+∞)上递增.
②当△=k2-8>0即k>2
时,方程g(x)=0有两个不等的实根x1=2
>0,x2=k- k2-8 2
>0.k+ k2-8 2
若x1<x<x2,则g(x)<0,∴φ′(x)<0,∴φ(x)在区间(x1,x2)上递减;
若x>x2或0<x<x1,则g(x)>0,∴φ′(x)>0,∴φ(x)在区间(0,x1)和(x2,+∞)上递增.
综上可知:当0<k≤2
时,φ(x)的递增区间为(0,+∞);当k>22
时,φ(x)的递增区间为(0,2
)和(k- k2-8 2
,+∞),递减区间为(k+ k2-8 2
,k- k2-8 2
).k+ k2-8 2
(2)∵x≥e,∴xlnx≥ax-a⇔a≤xlnx x-1
令h(x)=
,x∈[e,+∞),则h′(x)=xlnx x-1 x-lnx-1 (x-1)2
∵当x≥e时,(x-lnx-1)′=1-
>0,1 x
∴函数y=x-lnx-1在[e,+∞)上是增函数,
∴x-lnx-1≥e-lne-1=e-2>0,h′(x)>0,
∴h(x)的最小值为h(e)=
,e e-1
∴a≤
.e e-1