解题思路:(I)先对函数求导,然后可求y=f(x)在(1,f(1))处的切线斜率,即可求出切线方程
(II)构造函数h(x)=f(x)-g(x),由题意可得h(x)在
x∈[
1
e
, e]
上的最大值小于0.利用导数可判断h(x)的单调性,进而可求h(x)的最大值,即可
(Ⅰ)f(x)=−2lnx+
1
2x2,f′(x)=−
2
x+x(x>0).…(3分)
∵f(1)=
1
2,∴切点为(1,
1
2),切线斜率k=f'(1)=-1.
∴f(x)在(1,f(1))处的切线方程为2x+2y-3=0. …(6分)
(Ⅱ)f(x)<g(x)在x∈[
1
e, e]上恒成立,也就是h(x)=f(x)-g(x)在x∈[
1
e, e]上的最大值小于0.
令h(x)=f(x)-g(x)=alnx+
1
2x2−(a+1)x+4,
则h'(x)=[a/x+x−(a+1)=
x2−(a+1)x+a
x=
(x−1)(x−a)
x](x>0).…(9分)
(1)若a≥e,则当x∈[
1
e, 1]时,h'(x)>0,h(x)单调递增;
当x∈[1,e]时,h'(x)<0,h(x)单调递减.
∴h(x)的最大值为h(1)=−a+
7
2<0,∴a>
7
2.…(11分)
(2)若1<a<e,则当x∈[
1
e, 1]时,h'(x)>0,h(x)单调递增;
当x∈[1,a]时,h'(x)<0,h(x)单调递减;
当x∈[a,e]时,h'(x)>0,h(x)单调递增.
∴h(x)的最大值为max{h(1),h(e)},从而
h(1)<0
h(e)<0. …(13分)
其中,由h(1)<0,得a>
7
2,这与1<a<e矛盾.
综合(1)(2)可知:当a>
7
2时,对任意的x∈[
1
e, e],恒有f(x)<g(x)成立.…(15分)
点评:
本题考点: 利用导数研究曲线上某点切线方程;利用导数研究函数的单调性;利用导数求闭区间上函数的最值.
考点点评: 本题考查了导数与极值之间的关系,导数几何意义的应用,以及函数与不等式之间的相互转化,体现了转化思想及分类讨论思想的应用.