设函数f(x)=p(x−1x)−2lnx,g(x)=2ex(p是实数,e为自然对数的底数)

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  • (1)f′(x)=

    px2−2x+p

    x2,要使“f(x)为单调增函数”,转化为“f′(x)≥0恒成立”,即p≥[2x

    x2+1=

    2

    x+

    1/x]恒成立,又 [2

    x+

    1/x≤1,所以当p≥1时,f(x)在(0,+∞)为单调增函数.

    同理,要使“f(x)为单调减函数”,转化为“f′(x)≤0恒成立,再转化为“p≤

    2x

    x2+1]=[2

    x+

    1/x]恒成立”,又 [2

    x+

    1/x>0,所以当p≤0时,f(x)在(0,+∞)为单调减函数.

    综上所述,f(x)在(0,+∞)为单调函数,p的取值范围为p≥1或p≤0

    (2)因g(x)=

    2e

    x]在[1,e]上为减函数,所以g(x)∈[2,2e]

    ①当p≤0时,由(1)知f(x)在[1,e]上递减⇒f(x)max=f(1)=0<2,不合题意

    ②当p≥1时,由(1)知f(x)在[1,e]上递增,f(1)<2,又g(x)在[1,e]上为减函数,

    故只需f(x)max>g(x)min,x∈[1,e],

    即:f(e)=p(e-[1/e])-2lne>2⇒p>[4e

    e2−1.

    ③当0<p<1时,因x-

    1/x]≥0,x∈[1,e]

    所以f(x)=p(x-[1/x])-2lnx≤(x-[1/x])-2lnx≤e-[1/e]-2lne<2不合题意

    综上,p的取值范围为(

    4e

    e2−1,+∞)