设函数 f(x)=alnx+ 1 x ,a∈R.

1个回答

  • 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)