题目内容

【题目】已知函数f(x)=x2+ax+blnx(a,b∈R),曲线y=f(x)在点(1,f(1))处的切线方程为2x﹣y﹣2=0.

(1)判断f(x)在定义域内的单调性,并说明理由;

(2)若对任意的x∈(1,+∞),不等式f(x)≤m(ex﹣1﹣1)恒成立,求实数m的取值范围.

【答案】(1)f(x)在(0,+∞)上为增函数;见解析(2)[2,+∞)

【解析】

求出原函数的导函数,利用f′(1)=2及f(1)=0联立不等式组求解a,b的值,则函数解析式可求.(1)由f′(x)>0在(0,+∞)上恒成立,可得f(x)在(0,+∞)上为增函数;

(2)对任意的x∈(1,+∞),不等式f(x)≤m(ex﹣1﹣1)恒成立,即x2﹣x+lnx≤m(ex﹣1﹣1)恒成立,令g(x)=m(ex﹣1﹣1)﹣x2+x﹣lnx,求其导函数,分析可知当m≥2时,g′(x)>g′(1)≥0,g(x)单调递增,则g(x)>g(1)=0;当0<m<2时,g′(x)=0在(1,+∞)上必有实数根,设最小的正数根为x0,当x∈(1,x0)时,g′(x)<0,g(x)单调递减,则g(x)<g(1)=0,与题设不符;当m≤0时,g′(x)<0,则g(x)单调递减,g(x)<g(1)=0,与题意不符.

解:由f(x)=x2+ax+blnx,得f′(x)=2x+a(x>0).

由曲线y=f(x)在点(1,f(1))处的切线方程为2x﹣y﹣2=0,

得,即a=﹣1,b=1.

∴f(x)=x2﹣x+lnx.

(1)∵f′(x)=2x﹣10在(0,+∞)上恒成立,

∴f(x)在(0,+∞)上为增函数;

(2)由(1)得,f(x)=x2﹣x+lnx,

对任意的x∈(1,+∞),不等式f(x)≤m(ex﹣1﹣1)恒成立,

即x2﹣x+lnx≤m(ex﹣1﹣1)恒成立,

令g(x)=m(ex﹣1﹣1)﹣f(x)=m(ex﹣1﹣1)﹣x2+x﹣lnx,

则g′(x),注意到g(1)=0,g′(1)=m﹣2,

要使得对任意的x∈(1,+∞),不等式f(x)≤m(ex﹣1﹣1)恒成立,即g(x)≥0,

则必有g′(x)在(1,1+δ)(其中δ为任意小的正数)大于0,亦有g′(1)≥0,则m≥2.

当m≥2时,令u(x)=g′(x),

u′(x)2ex﹣1﹣2>0.

∴u(x)在(1,+∞)上单调递增,则g′(x)>g′(1)≥0,

∴g(x)单调递增,则g(x)>g(1)=0;

当0<m<2时,g′(1)=m﹣2<0,当x→+∞时,g′(x)→+∞,

则g′(x)=0在(1,+∞)上必有实数根,设最小的正数根为x0,

则当x∈(1,x0)时,g′(x)<0,g(x)单调递减,则g(x)<g(1)=0,与题设不符;

当m≤0时,g′(x)0,则g(x)单调递减,g(x)<g(1)=0,与题意不符.

综上所述,m的取值范围为[2,+∞).

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