问题
解答题
已知函数f(x)=alnx+
(1)当a>0时,求函数f(x)的单调区间和极值; (2)当a>0时,若对任意x>0,均有ax(2-lnx)≤1,求实数a的取值范围; (3)若a<0,对任意x1、x2∈(0,+∞),且x1≠x2,试比较f(
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答案
由题意x>0,f′(x)=
-a x 1 x2
(1)当a>0时,由f′(x)>0得,解得x>
,1 a
即函数f(x)的单调增区间是(
,+∞);1 a
由f′(x)<0得
-a x
<0,解得x<1 x2
,1 a
即函数f(x)的单调减区间是(0,
)1 a
∴当x=
时,函数f(x)有极小值,1 a
极小值为f(
)=aln1 a
+a=a-alna1 a
(2)当a>0时,∵对任意x>0,
均有ax(2-lnx)≤1,即有对任意x>0,2a≤alnx+
恒成立,1 x
∴对任意x>0,只须2a≤f(x)min
由(1)可知,函f(x)的极小值,即为最小值,
∴2a≤f(x)min=a-alna,,解得0<a≤1 e
即a的取值范围为0<a≤1 e
(3)f(
) -x1+x2 2
=alnf(x1)+f(x2) 2
-x1+x2 2 x1x2 (x1-x2) 2 2x1x2(x1+x2)
∵x1>0,x2>0且x1≠x2,a<0,
∴x1+x2>2
,∴x1x2
>1,alnx1+x2 2 x1x2
<0x1+x2 2 x1x2
又
<0,-(x1-x2) 2 2x1x2(x1+x2)
∴aln
+x1+x2 2 x1x2
<0,-(x1-x2) 2 2x1x2(x1+x2)
∴f(
)-x1+x2 2
<0,即f(f(x1)+f(x2) 2
)<x1+x2 2
.f(x1)+f(x2) 2