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已知函数f(x)=−
1
3
x3+
1
2
ax2−3x
,g(x)=xlnx
(Ⅰ)当a=4时,求函数f(x)的单调区间;
(Ⅱ)求函数g(x)在区间[t,t+1](t>0)上的最小值;
(Ⅲ)若存在x1,x2∈[
1
e
,e](x1≠x2),使方程f′(x)=2g(x)成立,求实数a的取值范围(其中e=2.71828…是自然对数的底数)
人气:246 ℃ 时间:2019-08-19 05:11:38
解答
(Ⅰ)f'(x)=-x2+ax-3…(1分)
当a=4时,f'(x)=-x2+4x-3,令f'(x)>0得1<x<3…(2分)
∴当a=4时,f(x)的单调增区间为(1,3),单调减区间为(-∞,1),(3,+∞).…(3分)
(Ⅱ)g'(x)=lnx+1,令g'(x)>0,得x>
1
e
…(4分)
①当t≥
1
e
时,在区间[t,t+1]上g'(x)>0,g(x)为增函数,
∴g(x)min=g(t)=tlnt…(5分)
②当0<t<
1
e
时,在区间[t,
1
e
)
上g'(x)<0,g(x)为减函数,…(6分)
在区间(
1
e
,t+1]
上g'(x)>0,g(x)为增函数,…(7分)
g(x)min=g(
1
e
)=−
1
e
…(8分)
(III) 由f'(x)=2g(x)可得-x2+ax-3=2xlnx
a=x+2lnx+
3
x
,…(9分)
h(x)=x+2lnx+
3
x
,则h′(x)=1+
2
x
3
x2
(x+3)(x−1)
x2
…(10分)
x(
1
e
,1)
1(1,e)
h'(x)-0+
h(x)单调递减极小值单调递增
…(12分)
h(
1
e
)=
1
e
+3e−2
,h(1)=4,h(e)=e+2+
3
e
h(e)−h(
1
e
)=4−2e+
2
e
<0
…(13分)
∴实数a的取值范围为(4,e+2+
3
e
]
…(14分)
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