题目内容

已知函数f(x)=
x
-
1
2
alnx,a∈R.
(Ⅰ)当f(x)存在最小值时,求其最小值φ(a)的解析式;
(Ⅱ)对(Ⅰ)中的φ(a),
(ⅰ)当a∈(0,+∞)时,证明:φ(a)≤1;
(ⅱ)当a>0,b>0时,证明:φ′(
a+b
2
)≤
φ′(a)+φ′(b)
2
≤φ′(
2ab
a+b
).
(Ⅰ)求导数,得f′(x)=
1
2
x
-
a
2x
=
x
-a
2x
(x>0).
(1)当a≤0时,f′(x)=
x
-a
2x
>0,f(x)在(0,+∞)上是增函数,无最小值.
(2)当a>0时,令f′(x)=0,解得x=a2
当0<x<a2时,f′(x)<0,∴f(x)在(0,a2)上是减函数;
当x>a2时,f′(x)>0,∴f(x)在(a2,+∞)上是增函数.
∴f(x)在x=a2处取得最小值f(a2)=a-alna.
故f(x)的最小值φ(a)的解析式为φ(a)=a-alna(a>0).…(6分)
(Ⅱ)由(Ⅰ),知φ(a)=a-alna(a>0),
求导数,得φ′(a)=-lna.
(ⅰ)令φ′(a)=0,解得a=1.
当0<a<1时,φ′(a)>0,∴φ(a)在(0,1)上是增函数;
当a>1时,φ′(a)<0,∴φ(a)在(1,+∞)上是减函数.
∴φ(a)在a=1处取得最大值φ(1)=1.
故当a∈(0,+∞)时,总有φ(a)≤1.…(10分)
(ⅱ)当a>0,b>0时,
φ′(a)+φ′(b)
2
=-
lna+lnb
2
=-ln
ab
,①
φ′(
a+b
2
)=-ln(
a+b
2
)≤-ln
ab
,②
φ′(
2ab
a+b
)=-ln(
2ab
a+b
)≥-ln
2ab
2
ab
=-ln
ab
,③
由①②③,得φ′(
a+b
2
)≤
φ′(a)+φ′(b)
2
≤φ′(
2ab
a+b
).…(14分)
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