问题 解答题
已知函数f(x)=ax2+x-xlnx(a>0).
(Ⅰ)若函数满足f(1)=2,且在定义域内f(x)≥bx2+2x恒成立,求实数b的取值范围;
(Ⅱ)当
1
e
<x<y<1时,试比较
y
x
1+lny
1+lnx
的大小;
(Ⅲ)若函数f(x)在定义域上是单调函数,求实数a的取值范围.
答案

(Ⅰ) 由f(1)=2,得a=1…(2分)

∵x>0,∴x2+x-xlnx)≥bx2+2x恒成立等价于b≤1-

1
x
-
lnx
x

令g(x)=1-

1
x
-
lnx
x
,可得g′(x)=
lnx
x2

∴x∈(0,1]时,g′(x)≤0

∴g(x)在(0,1]上递减,

在[1,∞)上递增,所以g(x)min=g(1)=0,

即b≤0…(3分)

(Ⅱ)由(Ⅰ)知g(x)在(0,1]上递减,

1
e
<x<y<1时,g(x)>g(y)即
1+lnx
x
1+lny
y
 …(6分)

1
e
<x<y<1时,-1<lnx<0,

∴1+lnx>0,

y
x
1+lny
1+lnx
;…(9分)

(Ⅲ)f′(x)=2ax-lnx,(x>0),

令f′(x)≥0得:2a≥

lnx
x

设h(x)=

lnx
x
(x>0),则h′(x)=
1-lnx
x2

h′(x)=

1-lnx
x2
>0,则0<x<e;令h′(x)=
1-lnx
x2
<0
,可得x>e

∴当x=e时,h(x)max=

1
e

∴当a≥

1
2e
时,函数f(x)在(0,+∞)单调递增          …(11分)

若0<a<

1
2e
g(x)=2ax-lnx,(x>0),g′(x)=2a-
1
x
g′(x)=0,x=
1
2a
,x∈(0,
1
2a
),g′(x)<0;x∈(
1
2a
,+∞),g′(x)>0

x=

1
2a
时,取得极小值,即最小值.

当0<a<

1
2e
时,g(
1
2a
)=1-ln
1
2a
<0,f'(x)=0必有根,f(x)必有极值,在定义域上不单调…(13分)

∴a≥

1
2e
                                         …(14分)

解答题
判断题