问题
解答题
已知f(x)=xlnx,g(x)=-x2+ax-3. (1)求函数f(x)在[t,t+2](t>0)上的最小值; (2)对一切x∈(0,+∞),2f(x)≥g(x)恒成立,求实数a的取值范围; (3)证明:对一切x∈(0,+∞),都有lnx>
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答案
(1)f'(x)=lnx+1,当x∈(0,
),f'(x)<0,f(x)单调递减,1 e
当x∈(
,+∞),f'(x)>0,f(x)单调递增.1 e
①0<t<t+2<
,t无解;1 e
②0<t<
<t+2,即0<t<1 e
时,f(x)min=f(1 e
)=-1 e
;1 e
③
≤t<t+2,即t≥1 e
时,f(x)在[t,t+2]上单调递增,f(x)min=f(t)=tlnt;1 e
∴f(x)min=
.-
,0<t<1 e 1 e tlnt,t≥ 1 e
(2)2xlnx≥-x2+ax-3,则a≤2lnx+x+
,3 x
设h(x)=2lnx+x+
(x>0),则h′(x)=3 x
,(x+3)(x-1) x2
x∈(0,1),h'(x)<0,h(x)单调递减,x∈(1,+∞),h'(x)>0,h(x)单调递增,
所以h(x)min=h(1)=4
因为对一切x∈(0,+∞),2f(x)≥g(x)恒成立,所以a≤h(x)min=4;
(3)问题等价于证明xlnx>
-x ex
(x∈(0,+∞)),2 e
由(1)可知f(x)=xlnx(x∈(0,+∞))的最小值是-
,当且仅当x=1 e
时取到1 e
设m(x)=
-x ex
(x∈(0,+∞)),则m′(x)=2 e
,易得m(x)max=m(1)=-1-x ex
,1 e
当且仅当x=1时取到,从而对一切x∈(0,+∞),都有lnx>
-1 ex
成立.2 ex