Question

已知函数f(x)=mx-

m

x

，g(x)=2lnx．
（Ⅰ）当m=2时，求曲线y=f（x）在点（1，f（1））处的切线方程；
（Ⅱ）当m=1时，判断方程f（x）=g（x）在区间（1，+∞）上有无实根．
（Ⅲ）若x∈（1，e]时，不等式f（x）-g（x）＜2恒成立，求实数m的取值范围．

Answer 1

（Ⅰ）m=2时，f(x)=2x-

2

x

，f′(x)=2+

2

x2

，f′(1)=4，切点坐标为（1，0），∴切线方程为y=4x-4；
（Ⅱ）m=1时，令h(x)=f(x)-g(x)=x-

1

x

-2lnx，h′(x)=1+

1

x2

-

2

x

=

(x-1)2

x2

≥0，
∴h（x）在（0，+∞）上为增函数，
又h（1）=0，所以f（x）=g（x）在（1，+∞）内无实数根； 
（Ⅲ）不等式f（x）-g（x）＜2恒成立，即mx-

m

x

-2lnx＜2恒成立，也就是m（x²-1）＜2x+2xlnx恒成立，
又x²-1＞0，则当x∈（1，e]时，m＜

2x+2xlnx

x2-1

恒成立，
令G(x)=

2x+2xlnx

x2-1

，只需m小于G（x）的最小值，
由G′(x)=

(2+2lnx+2)(x2-1)-(2x+2xlnx)•2x

(x2-1)2

=

-2(x2lnx+lnx+2)

(x2+1)2

，
∵1＜x≤e，∴lnx＞0，∴当x∈（1，e]时G'（x）＜0，∴G（x）在（1，e]上单调递减，
∴G（x）在（1，e]的最小值为G(e)=

4e

e2-1

，
则m的取值范围是(-∞，

4e

e2-1

)．