解题思路:(Ⅰ)求导函数,确定函数的单调性,从而可得函数f(x)的最大值;(Ⅱ)(ⅰ)求导函数,利用函数f(x)与g(x)=x+ax有相同极值点,可得x=1是函数g(x)的极值点,从而可求a的值;(ⅱ)先求出x1∈[[1e,3]时,f(x1)min=f(3)=-9+2ln3,f(x1)max=f(1)=-1;x2∈[[1e,3]时,g(x2)min=g(1)=2,g(x2)max=g(3)=103,再将对于“x1,x2∈[1e,3],不等式f(x1)−g(x2)k−1≤1恒成立,等价变形,分类讨论,即可求得实数k的取值范围.
(Ⅰ)求导函数可得:f′(x)=-2x+[2/x]=-
2(x+1)(x−1)
x(x>0)
由f′(x)>0且x>0得,0<x<1;由f′(x)<0且x>0得,x>1.
∴f(x)在(0,1)上为增函数,在(1,+∞)上为减函数.
∴函数f(x)的最大值为f(1)=-1.
(Ⅱ)∵g(x)=x+[a/x],∴g′(x)=1-[a
x2.
(ⅰ)由(Ⅰ)知,x=1是函数f(x)的极值点,
又∵函数f(x)与g(x)=x+
a/x]有相同极值点,
∴x=1是函数g(x)的极值点,
∴g′(1)=1-a=0,解得a=1.
(ⅱ)∵f([1/e])=-[1
e2-2,f(1)=-1,f(3)=-9+2ln3,
∵-9+2ln3<-
1
e2-2<=1,即f(3)<f(
1/e])<f(1),
∴x1∈[[[1/e],3]时,f(x1)min=f(3)=-9+2ln3,f(x1)max=f(1)=-1
由(ⅰ)知g(x)=x+[1/x],∴g′(x)=1-[1
x2.
当x∈[
1/e],1)时,g′(x)<0;当x∈(1,3]时,g′(x)>0.
故g(x)在[[1/e],1)为减函数,在(1,3]上为增函数.
∵g(
1
e)=e+
1
e,g(1)=2,g(3)=[10/3],
而2<e+
1
e<[10/3],∴g(1)<g([1/e])<g(3)
∴x2∈[[[1/e],3]时,g(x2)min=g(1)=2,g(x2)max=g(3)=[10/3]
①当k-1>0,即k>1时,
对于“x1,x2∈[[1/e],3],不等式
f(x1)−g(x2)
k−1≤1恒成立,等价于k≥[f(x1)-g(x2)]max+1
∵f(x1)-g(x2)≤f(1)-g(1)=-1-2=-3,
∴k≥-2,又∵k>1,∴k>1.
②当k-1<0,即k<1时,
对于“x1,x2∈[[1/e],3],不等式
f(x1)−g(x2)
k−1≤1恒成立,等价于k≤[f(x1)-g(x2)]min+1
∵f(x1)-g(x2)≥f(3)-g(3)=-
37
3+2ln3,
∴k≤−
34
3+2ln3.
又∵k<1,∴k≤−
34
3+2ln3.
综上,所求的实数k的取值范围为(-∞,−
34
3+2ln3]∪(1,+∞).
点评:
本题考点: 导数在最大值、最小值问题中的应用;函数恒成立问题.
考点点评: 本题考查导数知识的运用,考查函数的单调性,考查函数的最值,考查分类讨论的数学思想,属于中档题.