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.