已知f(x)=xlnx-ax,g(x)=-x2-2.

1个回答

  • 解题思路:(1)求出函数的导函数,当a=-1时,f(x)=lnx+2,令f(x)=lnx+2>0,得函数的单调递增区间是

    (

    1

    e

    2

    ,+∞)

    ,令f(x)=lnx+2<0,得函数的单调递减区间是

    (0,

    1

    e

    2

    )

    (2)把f(x)≥g(x)恒成立转化为对一切x∈(0,+∞),

    a≤lnx+x+

    2

    x

    恒成立,构造函数

    F(x)=lnx+x+

    2

    x

    ,研究F(x)的最小值;

    (3)要证不等式在一个区间上恒成立,结合(1)把问题进行等价变形,研究函数f(x)的最小值和函数G(x)的最大值进行比较即可.

    (1)函数的定义域是(0,+∞)

    f′(x)=lnx+x×

    1

    x−a=lnx+1−a

    当a=-1时,f(x)=lnx+2

    令f(x)=lnx+2>0,得x>

    1

    e2

    令f(x)=lnx+2<0,得0<x<

    1

    e2

    ∴函数的单调递增区间是(

    1

    e2,+∞)

    函数的单调递减区间是(0,

    1

    e2)

    (2)∵对一切x∈(0,+∞),f(x)≥g(x)恒成立,

    ∴对一切x∈(0,+∞),xlnx-ax≥-x2-2恒成立.

    即对一切x∈(0,+∞),a≤lnx+x+

    2

    x恒成立.

    令F(x)=lnx+x+

    2

    x

    ∵F′(x)=

    1

    x+1−

    2

    x2=

    (x+2)(x−1)

    x2

    ∴当0<x<1时,F(x)<0,函数递减,当x>1时,F(x)>0,函数递增.

    ∴F(x)在x=1处取极小值,也是最小值,即Fmin(x)=F(1)=3

    ∴a≤3

    (3)证明:对一切x∈(0,+∞),都有lnx+1>

    1

    ex−

    2

    ex成立.

    等价于证明:对一切x∈(0,+∞),都有xlnx+x>

    x

    ex−

    2

    e成立.

    由(1)知,当a=-1时f(x)=xlnx+x,f(x)min=f(

    1

    e2)=−

    1

    e2

    令G(x)=

    x

    ex−

    2

    e,G′(x)=

    ex−xex

    e2x=

    1−x

    ex

    当x∈(0,1)时,G(x)>0,函数G(x)递增,当x∈(1,+∞)时,G(x)<0,函数G(x)递减.f(x)min>G(x)max

    ∴当x=1时,函数G(x)取到极大值,也是最大值.

    ∴G(x)max=G(1)=−

    1

    e

    ∵-[1/e<−

    1

    e2]

    ∴f(x)min>G(x)max

    ∴对一切x∈(0,+∞),都有lnx+1>

    1

    ex−

    2

    ex成立.

    点评:

    本题考点: 利用导数研究函数的单调性;函数恒成立问题.

    考点点评: 本题主要考查了用导数研究函数的单调性和最大值,恒成立问题中用到了转化的数学思想.