问题 解答题
已知函数f(x)=alnx-ax-3(a∈R,a≠0).
(Ⅰ)求函数f(x)的单调区间;
(Ⅱ)若函数y=f(x)的图象在点(2,f(2))处的切线的倾斜角为
π
4
,问:m在什么范围取值时,对于任意的t∈[1,2],函数g(x)=x3+x2[
m
2
+f′(x)]
在区间[t,3]上总存在极值?
(Ⅲ)当a=2时,设函数h(x)=(p-2)x-
p+2e
x
-3
,若在区间[1,e]上至少存在一个x0,使得h(x0)>f(x0)成立,试求实数p的取值范围.
答案

(Ⅰ)∵f′(x)=

a
x
-a=a(
1-x
x
)(x>0),

∴(1)当a>0时,令f′(x)>0时,解得0<x<1,所以f(x)在(0,1)递增;

令f′(x)<0时,解得x>1,所以f(x)在(1,+∞)递减.

当a<0时,f′(x)=-a(

x-1
x
),令f′(x)>0时,解得x>1,所以f(x)在(1,+∞)递增;

令f′(x)<0时,解得0<x<1,所以f(x)在(0,1)递减;

(Ⅱ)因为函数y=f(x)的图象在点(2,f(2))处的切线的倾斜角为45°,

所以f′(2)=1,所以a=-2,f′(x)=-

2
x
+2,

g(x)=x3+x2[

m
2
+f′(x)]=x3+x2[
m
2
+2-
2
x
]=x3+(2+
m
2
)•x2-2x,

∴g′(x)=3x2+(4+m)x-2,

因为对于任意的t∈[1,2],函数g(x)=x3+x2[

m
2
+f′(x)]在区间[t,3]上总存在极值,

所以只需 g′(2)<0 g′(3)>0,解得-

37
3
<m<-9;

(Ⅲ)∴令F(x)=h(x)-f(x)=(p-2)x-

p+2e
x
-3-2lnx+2x+3=px-
p
x
-
2e
x
-2lnx,

①当p≤0时,由x∈[1,e]得px-

p
x
≤0,-
2e
x
-2lnx<0.

所以,在[1,e]上不存在x0,使得h(x0)>f(x0)成立;

②当p>0时,F′(x)=

px2-2x+p+2e
x2

∵x∈[1,e],

∴2e-2x≥0,px2+p>0,F′(x)>0在[1,e]上恒成立,故F(x)在[1,e]上单调递增.

∴F(x)max=F(e)=pe-

p
e
-4.

故只要pe-

p
e
-4>0,解得p>
4e
e2-1
.所以p的取值范围是[
4e
e2-1
,+∞).

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