函数f(x)的定义域为(0,+∞).…(1分)
(Ⅰ)由题意x>0, f′(x)=
a
x -
1
x 2 ,…(2分)
(1)当a>0时,
由 f′(x)=
a
x -
1
x 2 <0,
解得x<
1
a ,函数f(x)的单调递减区间是(0,
1
a );
由 f′(x)=
a
x -
1
x 2 >0,
解得x>
1
a ,函数f(x)的单调递增区间是(
1
a ,+∞). …(4分)
(2)当a≤0时,
由于x>0,所以 f′(x)=
a
x -
1
x 2 <0 恒成立,
函数f(x)的在区间(0,+∞)上单调递减.…(5分)
(Ⅱ)因为对于任意正实数x,不等式f(x)≥2a成立,即 2a≤alnx+
1
x 恒成立.
因为a>0,由(Ⅰ)可知
当x=
1
a 时,函数 f(x)=alnx+
1
x 有最小值f(
1
a )= aln
1
a +a =a-alna.…(7分)
所以2a≤a-alna,解得 0<a≤
1
e .
故所求实数a的取值范围是 (0,
1
e ] .…(9分)
(Ⅲ)因为 f(
x 1 + x 2
2 )=aln
x 1 + x 2
2 +
2
x 1 + x 2 ,
f( x 1 )+f( x 2 )
2 =
1
2 (aln x 1 +
1
x 1 +aln x 2 +
1
x 2 ) =
1
2 [aln( x 1 x 2 )+
x 1 + x 2
x 1 x 2 ]=aln
x 1 x 2 +
x 1 + x 2
2 x 1 x 2 .…(10分)
所以 f(
x 1 + x 2
2 )-
f( x 1 )+f( x 2 )
2 =aln
x 1 + x 2
2 +
2
x 1 + x 2 -aln
x 1 x 2 -
x 1 + x 2
2 x 1 x 2 = aln
x 1 + x 2
2
x 1 x 2 -
( x 1 - x 2 ) 2
2 x 1 x 2 ( x 1 + x 2 ) .
(1)显然,当x 1=x 2时, f(
x 1 + x 2
2 )=
f( x 1 )+f( x 2 )
2 .…(11分)
(2)当x 1≠x 2时,因为x 1>0,x 2>0,且a<0,
所以x 1+x 2>2
x 1 • x 2 ,
所以
x 1 + x 2
2
x 1 • x 2 >1, a•ln
x 1 + x 2
2
x 1 • x 2 <0.…(12分)
又 -
( x 1 - x 2 ) 2
2 x 1 x 2 ( x 1 + x 2 ) <0 ,所以 aln
x 1 + x 2
2
x 1 x 2 -
( x 1 - x 2 ) 2
2 x 1 x 2 ( x 1 + x 2 ) <0
所以f(
x 1 + x 2
2 )-
f( x 1 )+f( x 2 )
2 <0,
即f(
x 1 + x 2
2 )<
f( x 1 )+f( x 2 )
2 .
综上所述,当x 1=x 2时, f(
x 1 + x 2
2 )=
f( x 1 )+f( x 2 )
2 ;当x 1≠x 2时,f(
x 1 + x 2
2 )<
f( x 1 )+f( x 2 )
2 .…(14分)