Question

【題目】已知f（x）=xlnx﹣ax，g（x）=﹣x2﹣2．
（1）對一切x∈（0，+∞），f（x）≥g（x）恒成立，求實數(shù)a的取值范圍；
（2）當(dāng)a=﹣1時，求函數(shù)f（x）在區(qū)間[m，m+3]（m＞0）上的最值；
（3）證明：對一切x∈（0，+∞），都有 成立．

Answer 1

【答案】
（1）

解：對一切x∈（0，+∞），f（x）≥g（x）恒成立，即xlnx﹣ax≥﹣x2﹣2恒成立．

也就是 在x∈（0，+∞）上恒成立．令 ，

則 ．x∈（0，1）時，F(xiàn)'（x）＜0，x∈（1，+∞）時，F(xiàn)'（x）＞0．

因此F（x）在x=1處取極小值，也是最小值，即F（x）min=F（1）=3，

∴a≤3；

（2）

解：當(dāng)a=﹣1時，f（x）=xlnx+x，f′（x）=lnx+2，由f'（x）=0得 ．

當(dāng) 時，在 上f'（x）＜0，在 上f'（x）＞0．

因此f（x）在 處取得極小值，也是最小值．故 ．

由于f（m）=m（lnm+1）＜0，f（m+3）=（m+3）[ln（m+3）+1]＞0，

因此f（x）max=f（m+3）=（m+3）[ln（m+3）+1]．

當(dāng) 時，f'（x）≥0，因此f（x）在[m，m+3]上單調(diào)遞增，

故f（x）min=f（m）=m（lnm+1），f（x）max=f（m+3）=（m+3）[ln（m+3）+1]；

（3）

證明：要證 成立，即證 ，x∈（0，+∞）．

由（2）知a=﹣1時，f（x）=xlnx+x的最小值是 ，當(dāng)且僅當(dāng) 時取等號．

設(shè) ，x∈（0，+∞），則 ，易知 ，

當(dāng)且僅當(dāng)x=1時取到．

從而可知對一切x∈（0，+∞），都有 ．

【解析】（1）對一切x∈（0，+∞），f（x）≥g（x）恒成立，即xlnx﹣ax≥﹣x2﹣2恒成立，可化為a≤lnx+x+ 在x∈（0，+∞）上恒成立．令F（x）=lnx+x+ ，利用導(dǎo)數(shù)研究其單調(diào)性極值與最值即可得出；（2）把a(bǔ)=﹣1代入f（x），再求出f′（x），由f'（x）=0得 ，然后分類討論，當(dāng) 時，在 上f'（x）＜0，在 上f'（x）＞0，因此f（x）在 處取得極小值，由于f（m）=m（lnm+1）＜0，f（m+3）=（m+3）[ln（m+3）+1]＞0，因此f（x）max=f（m+3）=（m+3）[ln（m+3）+1]，當(dāng) 時，f'（x）≥0，因此f（x）在[m，m+3]上單調(diào)遞增，從而可求出函數(shù)f（x）在區(qū)間[m，m+3]（m＞0）上的最值；（3）要證 成立，即證 ，由（Ⅱ）知a=﹣1時，f（x）的最小值是 ，當(dāng)且僅當(dāng) 時取等號．設(shè) ，x∈（0，+∞），則 ，易知 ，當(dāng)且僅當(dāng)x=1時取到，即可證得結(jié)論．
【考點精析】本題主要考查了利用導(dǎo)數(shù)研究函數(shù)的單調(diào)性和函數(shù)的最大(小)值與導(dǎo)數(shù)的相關(guān)知識點，需要掌握一般的,函數(shù)的單調(diào)性與其導(dǎo)數(shù)的正負(fù)有如下關(guān)系： 在某個區(qū)間內(nèi)，(1)如果，那么函數(shù)在這個區(qū)間單調(diào)遞增；(2)如果，那么函數(shù)在這個區(qū)間單調(diào)遞減；求函數(shù)在上的最大值與最小值的步驟：（1）求函數(shù)在內(nèi)的極值；（2）將函數(shù)的各極值與端點處的函數(shù)值，比較，其中最大的是一個最大值，最小的是最小值才能正確解答此題．