已知函数f(x)=ax2+xlnx,(a∈R)(1)当a=-12时,判断函数f(x)在定义域内的单调性并给予证明;(2)

2024-11-25 13:44:06
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回答1:

(1)当a=-

1
2
时,f(x)=-
1
2
x2+xlnx,
函数f(x)的定义域为(0,+∞),f(x)在(0,+∞)内单调递减.
下面给出证明:
f′(x)=-x+lnx+1,
令g(x)=-x+lnx+1,则g′(x)=-1+
1
x
=
1?x
x

∴当x∈(0,1)时,g′(x)>0,g(x)在(0,1)上单调递增,
当x∈(1,+∞)时,g′(x)<0,g(x)在(1,+∞)上单调递减,
∴g(x)在x=1时,g(x)取得最大值,即g(1)=0,
∴g(x)<g(1)=0,即f′(x)<0在(0,+∞)上恒成立,
∴f(x)在(0,+∞)内单调递减;
(2)由于
f(p+1)?f(q+1)
p?q
>1表示点(p+1,f(p+1)) 与点(q+1,f(q+1))连线的斜率,
∵实数p,q在区间(1,2)内,
∴p+1 和q+1在区间(2,3)内.
∵不等式
f(p+1)?f(q+1)
p?q
>1恒成立,
∴函数图象上在区间(2,3)内任意两点连线的斜率大于1,
∴f′(x)=2ax+lnx+1>1 在(2,3)内恒成立,
又由函数的定义域知,x>0,
∴a>-
lnx
2x
在(2,3)内恒成立,
令h(x)=-
lnx
2x
,则h′(x)=
lnx?1
2x2
=0,解得x=e,
当x∈(2,e)时,h′(x)<0,故函数h(x)在(2,e)上单调递减,
当x∈(e,3)时,h′(x)>0,故函数h(x)在(e,3)上单调递增,
∴h(x)≤g(2)=-
ln2
4
,h(x)≤g(3)=-
ln3
6
,而-
ln2
4
>-
ln3
6

∴a≥-
ln2
4
,即实数a的取值范围是[-
ln2
4
,+∞);
(3)证明:构造p(x)=
lnx
x
,则p′(x)=
1?lnx
x2
=0,解得x=e,
当x∈(0,e)时,p′(x)>0,故函数p(x)在(0,e)上单调递增,
当x∈(e,+∞)时,p′(x)>0,故函数p(x)在(e,+∞)上单调递减,
∴当x=e时,函数p(x)取最大值
1
e
,则
lnx
x
1
e

lnx
x3
1
ex2
,即