问题 解答题
已知函数f(x)=alnx+
1
x

(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(
x1+x2
2
)与
f(x1)+f(x2
2
的大小.
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
-
1
x2
<0,解得x<
1
a

即函数f(x)的单调减区间是(0,

1
a
)

∴当x=

1
a
时,函数f(x)有极小值,

极小值为f(

1
a
)=aln
1
a
+a=a-alna

(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+

1
x
恒成立,

∴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
) -
f(x1)+f(x2
2
=aln
x1+x2
2
x1x2
-
(x1-x22
2x1x2(x1+x2

∵x1>0,x2>0且x1≠x2,a<0,

∴x1+x2>2

x1x2
,∴
x1+x2
2
x1x2
>1,aln
x1+x2
2
x1x2
<0

-(x1-x22
2x1x2(x1+x2)  
<0,

∴aln

x1+x2
2
x1x2
+
-(x1-x22
2x1x2(x1+x2)  
<0

∴f(

x1+x2
2
)-
f(x1)+f(x2
2
<0,即f(
x1+x2
2
)<
f(x1)+f(x2
2

单项选择题
多项选择题