设函数 f(x)=lnx,g(x)=x- 1 x .

设函数 f(x)=lnx,g(x)=x-
1
x

(1)求Φ(x)=g(x)+kf(x)(k<0)的单调区间;
(2)若对所有的x∈[e,+∞),都有xf(x)≥ax+a成立,求a的取值范围.
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f里 幼苗

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(1)函数φ(x)=x-
1
x +klnx的定义域为(0,+∞).
φ′(x)=1+
1
x 2 +
k
x =
x 2 +kx+1
x 2 ,
记函数h(x)=x 2 +kx+1,其判别式△=k 2 -4.
①当△=k 2 -4≤0,(k<0),即-2≤k<0时,g(x)≥0恒成立,
∴φ′(x)≥0在(0,+∞)恒成立,φ(x)在区间(0,+∞)上递增.
②当△=k 2 -4>0,(k<0)即k<-2时,
方程h(x)=0有两个不等的实根x 1 =
-k-
k 2 -4
2 >0,x 2 =
-k+
k 2 -4
2 >0.
若x 1 <x<x 2 ,则h(x)<0,∴φ′(x)<0,
∴φ(x)在区间(x 1 ,x 2 )上递减;
若x>x 2 或0<x<x 1 ,则g(x)>0,∴φ′(x)>0,
∴φ(x)在区间(0,x 1 )和(x 2 ,+∞)上递增.
综上可知:当-2≤k<0时,φ(x)的递增区间为(0,+∞);
当k<-2时,φ(x)的递增区间为(0,
-k-
k 2 -4
2 )和(
-k+
k 2 -4
2 ,+∞),
递减区间为(
-k-
k 2 -4
2 ,
-k+
k 2 -4
2 ).
(2)∵x≥e,∴xlnx≥ax+a⇔a≤
xlnx
x+1 ,
令t(x)=
xlnx
x-1 ,x∈[e,+∞),则h′(x)=
x+lnx+1
(x+1 ) 2 ,
∵当x≥e时,(x+lnx+1)′=1+
1
x >0,
∴函数y=x+lnx+1在[e,+∞)上是增函数,
∴x+lnx+1≥e+lne+1=e+2>0,h′(x)>0,
∴t(x)的最小值为h(e)=
e
e+1 ,
∴a≤
e
e+1 .

1年前

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