已知函数f1(x)=x2,f2(x)=alnx(a∈R)?
(I)当a>0时,求函数.f(x)=f1(x)?f2(x)的极值;
(II)若存在x0∈[1,e],使得f1(x0)+f2(x0)≤(a+1)x0成立,求实数a的取值范围;
(III)求证:当x>0时,lnx+->0.
(说明:e为自然对数的底数,e=2.71828…)
网友回答
解:(I)f(x)=f1(x)?f2(x)=x2alnx,
∴f′(x)=axlnx+ax=ax(2lnx+1),(x>0,a>0),
由f′(x)>0,得x>e,由f′(x)<0,得0<x<e.
∴函数f(x)在(0,e)上是增函数,在(e,+∞)上是减函数,
∴f(x)的极小值为f(e)=-,无极大值.
(II)根据题意存在x0∈[1,e],使得f1(x0)+f2(x0)≤(a+1)x0成立,
设g(x)=x2+alnx-(a+1)x,则g(x)min≤0即可,
又g′(x)=x+-(a+1)=,
①当a≤1时,由x∈[1,e],g′(x)>0,得g(x)在[1,e]上是增函数,
∴g(x)min=g(1)=-(a+1)≤0,得-≤a≤1.
②当1<a<e时,由x∈[1,a],g′(x)<0,得g(x)在[1,a]上是减函数,
由x∈[a,e],g′(x)>0,得g(x)在[1,a]上是增函数,
∴g(x)min=g(a)=-a2+alna-a=-a2-a(1-lna)≤0恒成立,得1<a<e.
③当a≥e时,由x∈[1,e],g′(x)<0,得g(x)在[1,e]上是减函数,
∴g(x)min=g(e)=)=-e2+a-ae-e≤0,得a≥,又<e,∴a≥e.
综上,实数a的取值范围a.
(III)问题等价于x2lnx>,
由(I)知,f(x)=x2lnx的最小值为-,
设h(x)=,h′(x)=-得,函数h(x)在(0,2)上增,在(2,+∞)减,
∴h(x)max=h(2)=,
因->0,
∴f(x)min>h(x)max,
∴x2lnx>,∴lnx-()>0,
∴lnx+->0.
解析分析:(I)求出导函数,通过对导函数为0的根与区间的关系,判断出函数的单调性,求出函数的极值;(II)根据题意存在x0∈[1,e],使得f1(x0)+f2(x0)≤(a+1)x0成立,设g(x)=x2+alnx-(a+1)x,则问题转化为g(x)min≤0即可,再利用导数工具得出g′(x),对a时行分类讨论①当a≤1时,②当1<a<e时,③当a≥e时,利用导数研究其单调性及最小值,求出a的范围,最后综上得到实数a的取值范围即可;(III)问题等价于x2lnx>,构造函数h(x)=,利用导数研究其最大值,从而列出不等式f(x)min>h(x)max,即可证得结论.
点评:本题主要考查了函数在某点取得极值的条件,先通过导数求出函数的极值,导数在最大值、最小值问题中的应用.