已知函数f 1 (x)= 1 2 x 2 ,f 2 (x)=alnx(其中a>0).

已知函数f 1 (x)=
1
2
x 2 ,f 2 (x)=alnx(其中a>0).
(Ⅰ)求函数f(x)=f 1 (x)•f 2 (x)的极值;
(Ⅱ)若函数g(x)=f 1 (x)-f 2 (x)+(a-1)x在区间(
1
e
,e)内有两个零点,求正实数a的取值范围;
(Ⅲ)求证:当x>0时,1nx+
3
4 x 2
-
1
e x
>0.(说明:e是自然对数的底数,e=2.71828…)
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漂亮洋娃娃 花朵

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解析(Ⅰ)f(x)=f 1 (x)•f 2 (x)=
1
2 x 2 alnx,
∴f′(x)=axlnx+
1
2 ax=
1
2 ax(2lnx+1),(x>0,a>0),
由f′(x)>0,得x> e
1
2 ,由f′(x)<0,得0<x< e
1
2 .
∴函数f(x)在(0, e
1
2 )上是减函数,在( e
1
2 ,+∞)上是增函数,
∴f(x)的极小值为f( e
1
2 )=-
a
4e ,无极大值.
(Ⅱ)函数g(x)=
1
2 x 2 -alnx+(a-1)x ,
则g′(x)=x-
a
x +(a-1)=
x 2 +(a-1)x-a
x =
(x+a)(x-1)
x ,
令g′(x)=0,∵a>0,解得x=1,或x=-a(舍去),
当0<x<1时,g′(x)<0,g(x)在(0,1)上单调递减;
当x>1时,g′(x)>0,g(x)在(1,+∞)上单调递增.
函数g(x)在区间(
1
e ,e)内有两个零点,
只需

g(
1
e )>0
g(1)<0
g(e)>0 ,即


1
2 e 2 +
a-1
e +a>0

1
2 +a-1<0

e 2
2 +(a-1)e-a>0 ,∴

a>
2e-1
2 e 2 +2e
a<
1
2
a>
2e- e 2
2e-2 ,解得
2e-1
2 e 2 +2e <x<
1
2 ,
故实数a的取值范围是(
2e-1
2 e 2 +2e ,
1
2 ).
(Ⅲ)问题等价于x 2 lnx>
x 2
e x -
3
4 ,
由(I)知,f(x)=x 2 lnx的最小值为-
1
2e ,
设h(x)=
x 2
e x -
3
4 ,h′(x)=-
x(x-2)
e x 得,函数h(x)在(0,2)上增,在(2,+∞)减,
∴h(x) max =h(2)=
4
e 2 -
3
4 ,
因-
1
2e -(
4
e 2 -
3
4 )=
3 e 2 -2e-16
4 e 2 =
(3e-8)(e+2)
4 e 2 >0,
∴f(x) min >h(x) max
∴x 2 lnx>
x 2
e x -
3
4 ,∴lnx-(
1
e x -
3
4 x 2 )>0,
∴lnx+
3
4 x 2 -
1
e x >0.

1年前

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