已知函数f(x)=-x2+2lnx.

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  • 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(x1min=f(3)=-9+2ln3,f(x1max=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(x2min=g(1)=2,g(x2max=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.