问题 解答题

已知函数f(x)=ax2-x-lnx(a∈R).

(Ⅰ)求函数f(x)的单调区间;

(Ⅱ)当a=1时,证明:(x-1)(x2lnx-f(x))≥0.

答案

(Ⅰ)函数f(x)的定义域为(0,+∞),f'(x)=

2ax2-x-1
x

令g(x)=2ax2-x-1,x∈(0,+∞)

(1)当a≤0时,g(x)<0,此时f'(x)<0,故f(x)在(0,+∞)上为减函数;

(2)当a>0时,方程2ax2-x-1=0有两根x1=

1+
1+8a
4a
x2=
1-
1+8a
4a

且x1>0,x2<0,此时当x∈(0,

1+
1+8a
4a)
)时,f'(x)<0,

x∈(

1+
1+8a
4a
,+∞)时,f'(x)>0,

故f(x)在(0,

1+
1+8a
4a
)为减函数,在(
1+
1+8a
4a
,+∞
)为增函数;

所以当a≤0时,函数f(x)的递减区间为(0,+∞),

当a>0时,函数f(x)的递增区间为(

1+
1+8a
4a
,+∞),递减区间为(0,
1+
1+8a
4a
).

(Ⅱ)当a=1时,f(x)=x2-x-lnx,x2lnx-f(x)=x2lnx+x+lnx-x2

由(Ⅰ)知f(x)在(0,1)为减函数,在(1,+∞)为增函数,

所以f(1)=0为f(x)的最小值,即f(x)≥0,所以x+lnx-x2≤0,

故当0<x≤1时,x2lnx-f(x)≤0,所以(x-1)(x2lnx-f(x))≥0,

当x>1时,x2lnx-f(x)=lnx+x2(lnx+

1
x
-1),

令φ(x)=lnx+

1
x
-1,则

φ'(x)=

1
x
-
1
x2
>0
,所以φ(x)在(1,+∞)为增函数,可得出φ(x)>0,

又因lnx>0,x2>0,所以lnx+x2(lnx+

1
x
-1)>0,

故当x>1时,(x-1)(x2lnx-f(x))>0,

综上所述,当a=1时,(x-1)(x2lnx-f(x))≥0.

填空题
单项选择题