已知函数f(x)=a(x2-1)-xlnx.(I)当的单调区间;(Ⅱ)当x≥1时,f(x)≥0,求a的取值范围.

发布时间:2020-08-01 03:30:50

已知函数f(x)=a(x2-1)-xlnx.
(I)当的单调区间;
(Ⅱ)当x≥1时,f(x)≥0,求a的取值范围.

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解:(Ⅰ)当时,,所以f′(x)=x-lnx-1.
函数f(x)的定义域为(0,+∞).
设g(x)=x-lnx-1,则g′(x)=1-.
令g′(x)=0,得x=1.
当x∈(0,1)时,g′(x)<0,函数g(x)是减函数;
当x∈(1,+∞)时,g′(x)>0,函数g(x)是增函数.
函数g(x)的最小值为g(1)=0.
所以g(x)=f′(x)≥0(仅当x=1时取等号),f(x)在(0,+∞)是增函数.
(Ⅱ)由函数f(x)=a(x2-1)-xlnx,则f′(x)=2ax-lnx-1.
(1)若a≥,则由(Ⅰ)知,f′(x)=(2a-1)x+(x-lnx-1)>0,f(x)是增函数,
此时f(x)≥f(1)=0,不等式恒成立.
(2)若0<a<,设h(x)=2ax-lnx-1,h′(x)=2a-.
当x∈(1,)时,h′(x)<0,函数h(x)是减函数.
则f′(x)=h(x)<h(1)=2a-1<0,f(x)在(1,)是减函数.
这时f(x)<f(1)=0,不等式不成立.
(3)若a≤0时,则当x∈(1,+∞)时,f′(x)<0,f(x)在(1,+∞)是减函数,
此时f(x)<f(1)=0,不等式不成立.
综上所述,a的取值范围是[,+∞).

解析分析:(Ⅰ)把a的值代入函数解析式,然后求函数的导函数,求出导函数的零点,由导函数的零点把定义域分段,根据导函数在各区间段内的符号求出原函数的单调区间;(Ⅱ)求出原函数的导函数,根据a的不同取值范围对导函数的符号加以判断,只有当a≥时,f′(x)=(2a-1)x+(x-lnx-1)>0,f(x)是增函数,此时f(x)≥f(1)=0,不等式恒成立.对于0<a<和a≤0都不能满足当x≥1时,f(x)≥0恒成立,从而求得a的范围.

点评:本题主要考查导函数的正负与原函数的单调性之间的关系,即当导函数大于0时原函数单调递增,当导函数小于0时原函数单调递减.考查了利用导数研究含有参数的不等式恒成立问题,是中档题.
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