已知函数f(x)=xlnx+ax(a∈R)
(I)若函数f(x)在区间[e2,+∞)上为增函数,求a的取值范围;
(II)若对任意x∈(1,+∞),f(x)>k(x-1)+ax-x恒成立,求正整数k的值.
网友回答
(Ⅰ)解:由f(x)=xlnx+ax,得:f′(x)=lnx+a+1
∵函数f(x)在区间[e2,+∞)上为增函数,
∴当x∈[e2,+∞)时f′(x)≥0,
即lnx+a+1≥0在区间[e2,+∞)上恒成立,
∴a≥-1-lnx.
又当x∈[e2,+∞)时,
lnx∈[2,+∞),∴-1-lnx∈(-∞,-3].
∴a≥-3;
(Ⅱ)若对任意x∈(1,+∞),f(x)>k(x-1)+ax-x恒成立,
即x?lnx+ax>k(x-1)+ax-x恒成立,
也就是k(x-1)<x?lnx+ax-ax+x恒成立,
∵x∈(1,+∞),∴x-1>0.
则问题转化为k对任意x∈(1,+∞)恒成立,
设函数h(x)=,则,
再设m(x)=x-lnx-2,则.
∵x∈(1,+∞),∴m′(x)>0,则m(x)=x-lnx-2在(1,+∞)上为增函数,
∵m(1)=1-ln1-2=-1,m(2)=2-ln2-2=-ln2,m(3)=3-ln3-2=1-ln3<0,m(4)=4-ln4-2=2-ln4>0.
∴?x0∈(3,4),使m(x0)=x0-lnx0-2=0.
∴当x∈(1,x0)时,m(x)<0,h′(x)<0,∴在(1,x0)上递减,
x∈(x0,+∞)时,m(x)>0,h′(x)>0,∴在(x0,+∞)上递增,
∴h(x)的最小值为h(x0)=.
∵m(x0)=x0-lnx0-2=0,∴lnx0+1=x0-1,代入函数h(x)=得h(x0)=x0,
∵x0∈(3,4),且k<h(x)对任意x∈(1,+∞)恒成立,
∴k<h(x)min=x0,∴k≤3,
∴k的值为1,2,3.
解析分析:(Ⅰ)求出原函数的导函数,由函数f(x)在区间[e2,+∞)上为增函数,得其导函数在[e2,+∞)上大于等于0恒成立,把变量a分离出后得a≥-1-lnx,然后利用函数的单调性求-1-lnx在[e2,+∞)上的最大值,