已知函数f(x)=x2-mlnx+(m-1)x,其中m∈R.
(Ⅰ)当m=2时,求函数f(x)的最小值;
(Ⅱ)当m≤0时,讨论函数f(x)的单调性;
(Ⅲ)求证:当m=-1时,对任意x1,x2∈(0,+∞),且x1≠x2,有>-1.
网友回答
解:(Ⅰ)显然函数f(x)的定义域为(0,+∞).
当m=2时,f'(x)=.
∴当x∈(0,1)时,f'(x)<0,x∈(1,+∞)时,f'(x)>0.
∴f(x)在x=1时取得最小值,其最小值为f(1)=.(4分)
(Ⅱ)∵f'(x)=x-+(m-1)==,
∴(1)当-1<m≤0时,若x∈(0,-m)时,f'(x)>0,f(x)为增函数;
当x∈(-m,1)时,f'(x)<0,f(x)为减函数;
x∈(1,+∞)时,f'(x)>0,f(x)为增函数.
(2)当m≤-1时,x∈(0,1)时,f'(x)>0,f(x)为增函数;
x∈(1,-m)时,f'(x)<0,f(x)为减函数;
x∈(-m,+∞)时,f'(x)>0,f(x)为增函数.(9分)
(Ⅲ)当m=-1时,函数f(x)=+lnx-2x.
构造辅助函数g(x)=f(x)+x,并求导得
g'(x)=x+-1==.
∴g'(x)>0,g(x)为增函数.
∴对任意0<x1<x2,都有g(x1)<g(x2)成立,
即f(x1)+x1<f(x2)+x2.
即f(x1)-f(x2)>x1-x2.
又∵x1-x2<0,
∴>-1.(14分)
解析分析:(I)将m=2代入,我们易求出其导函数f'(x)的解析式,进而易判断基单调性,结合其定义域和单调性,易得到函数f(x)的最小值.(II)由f'(x)=,结合m≤0,我们可以分-1<m≤0与m≤-1两种情况进行分类讨论,利用导数法,讨论函数f(x)的单调性;(III)当m=-1时,函数f(x)=+lnx-2x.要证明>-1,即证明f(x1)-f(x2)>x1-x2,即证f(x1)+x1<f(x2)+x2,故我们可以构造辅助函数g(x)=f(x)+x,通过讨论辅助函数g(x)=f(x)+x的单调性证明结论.
点评:本题考查的知识点是利用导数求函数的最值,利用导数研究函数的单调性,利用导数证明函数的单调性是我们证明函数单调性最常的办法,而利用单调性解不等式又是解不等式重要思路.