设函数f(x)=p(x−1x)−2lnx,g(x)=2ex(p是实数,e为自然对数的底数)

设函数f(x)=p(x−
1
x
)−2lnx
g(x)=
2e
x
(p是实数,e为自然对数的底数)
(1)若f(x)在其定义域内为单调函数,求p的取值范围;
(2)若在[1,e]上至少存在一点x0,使得f(x0)>g(x0)成立,求p的取值范围.
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leftist 春芽

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(1)f′(x)=
px2−2x+p
x2,要使“f(x)为单调增函数”,转化为“f′(x)≥0恒成立”,即p≥[2x
x2+1=
2
x+
1/x]恒成立,又 [2
x+
1/x≤1,所以当p≥1时,f(x)在(0,+∞)为单调增函数.
同理,要使“f(x)为单调减函数”,转化为“f′(x)≤0恒成立,再转化为“p≤
2x
x2+1]=[2
x+
1/x]恒成立”,又 [2
x+
1/x>0,所以当p≤0时,f(x)在(0,+∞)为单调减函数.
综上所述,f(x)在(0,+∞)为单调函数,p的取值范围为p≥1或p≤0
(2)因g(x)=
2e
x]在[1,e]上为减函数,所以g(x)∈[2,2e]
①当p≤0时,由(1)知f(x)在[1,e]上递减⇒f(x)max=f(1)=0<2,不合题意
②当p≥1时,由(1)知f(x)在[1,e]上递增,f(1)<2,又g(x)在[1,e]上为减函数,
故只需f(x)max>g(x)min,x∈[1,e],
即:f(e)=p(e-[1/e])-2lne>2⇒p>[4e
e2−1.
③当0<p<1时,因x-
1/x]≥0,x∈[1,e]
所以f(x)=p(x-[1/x])-2lnx≤(x-[1/x])-2lnx≤e-[1/e]-2lne<2不合题意
综上,p的取值范围为(
4e
e2−1,+∞)

1年前

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