问题 解答题
若函数f(x)=lnx,g(x)=x-
2
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-

2
x
-klnx的定义域为(0,+∞).

φ′(x)=1+

2
x2
-
k
x
=
x2-kx+2
x2
,记函数g(x)=x2-kx+2,其判别式△=k2-8

①当△=k2-8≤0即0<k≤2

2
时,g(x)≥0恒成立,

∴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

2
时,方程g(x)=0有两个不等的实根x1=
k-
k2-8
2
>0,x2=
k+
k2-8
2
>0.

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

2
时,φ(x)的递增区间为(0,+∞);当k>2
2
时,φ(x)的递增区间为(0,
k-
k2-8
2
)和(
k+
k2-8
2
,+∞),递减区间为(
k-
k2-8
2
k+
k2-8
2
).

(2)∵x≥e,∴xlnx≥ax-a⇔a≤

xlnx
x-1

令h(x)=

xlnx
x-1
,x∈[e,+∞),则h′(x)=
x-lnx-1
(x-1)2

∵当x≥e时,(x-lnx-1)′=1-

1
x
>0,

∴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

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