问题 解答题

已知函数f(x)=alnx+x2,(a为常数)

(1)若a=-2,求证:f(x)在(1,+∞)上是增函数;

(2)若存在x∈[1,e],使f(x)≤(a+2)x,求a的取值范围.

答案

(1)a=-2,f(x)=-2lnx+x2f′(x)=-

2
x
+2x=
2(x2-1)
x
,∵当x>1时,x2-1>0,∴f'(x)>0

故f(x)在(1,+∞)上是增函数.

(2)令g(x)=f(x)-(a+2)x,

若存在x∈[1,e]使f(x)≤(a+2)x等价于:当x∈[1,e]时,g(x)min≤0g′(x)=

a
x
+2x-(a+2)=
2x2-(a+2)x+a
x
=
(x-1)(2x-a)
x
,x∈[1,e]

由g'(x)=0解得x1=1,x2=

a
2

(i)当

a
2
≤1时,g'(x)>0,g(x)在[1,e]上单调增,g(x)min=g(1)=1-(a+2)≤0,∴-1≤a≤2

(ii)当1<

a
2
<e时,

x(1,
a
2
)
a
2
(
a
2
,e)
f'(x)-0+
f(x)极小值
g(x)min=g(
a
2
)=aln
a
2
-
a2
4
-a
,∵0<ln
a
2
<1
aln
a
2
-a<0

∴2<a<2e时,g(x)≤0恒成立.

(iii)当

a
2
≥e时,g'(x)<0,g(x)在[1,e]上单调减g(x)min=g(e)=a+e2-(a+2)e≤0,∴a≥
e2-2e
e-1

e2-2e
e-1
-2e=
-e2
e-1
<0,∴a≥2e

综上可知,当a≥-1时,存在x∈[1,e]使f(x)≤(a+2)x.

单项选择题
单项选择题