解题思路:(I)求出函数的导函数,利用基本不等式求出函数的最小值,验证等号何时取得.
(II)将a的代入h(x),求出导函数,列出x,h′(x),h(x)的变化如下表,求出极值.
(III)构造新函数令
F(x)=h(x)+x=h(x)=
1
2
x
2
+(a−1)lnx−ax+x
,通过函数F(x)在(0,+∞)单调递增令导函数大于0恒成立,根据二次函数的图象,只需判别式小于等于0,求出a的范围.
(I)f′(x)=x−3+
a−1
x=x+
a−1
x−3,其中x>0.
因为a>1,所以a-1>0,又x>0,所以x+
a−1
x−3≥2
a−1−3,
当且仅当x=
a−1时取等号,其最小值为2
a−1−3.…(4分)
(II)当a=3时,h(x)=
1
2x2+2lnx−3x,h′(x)=x+
2
x−3=
(x−1)(x−2)
x.…..(6分)
x,h′(x),h(x)的变化如下表:
x (0,1) 1 (1,2) 2 (2,+∞)
h′(x) + 0 - 0 +
h(x) 递增 −
5
2 递减 2ln2-4 递增所以,函数h(x)的单调增区间是(0,1),(2,+∞);单调减区间是(1,2).
….(8分)
函h(x)在x=1处取得极大值−
5
2,在x=2处取得极小2ln2-4.
….(10分)
(III)由题意h(x)=
1
2x2+(a−1)lnx−ax(a>0).
不妨设x1<x2,则
h(x1)−h(x2)
x1−x2>−1得h(x1)+x1<h(x2)+x2.…(12分)
令F(x)=h(x)+x=h(x)=
1
2x2+(a−1)lnx−ax+x,则函数F(x)在(0,+∞)单调递增.
F′(x)=x−(a−1)+
a−1
x=
x2−(a−1)x+a−1
x≥0在(0,+∞)恒成立.
即G(x)=x2-(a-1)x+a-1≥0(在0,+∞)恒成立.
因为G(0)=a−1>0,
a−1
2>0,因此,只需△=(a-1)2-4(a-1)≤0.
解得1<a≤5.
故所求实数a的取值范围1<a≤5.….(14分)
点评:
本题考点: 利用导数求闭区间上函数的最值;函数恒成立问题;利用导数研究函数的单调性;利用导数研究函数的极值.
考点点评: 本题主要考查利用导数研究函数的单调性.利用导数研究函数的单调性,求解函数的单调区间、极值、最值问题,是函数这一章最基本的知识,也是.教学中的重点和难点,学生应熟练掌握.