Question

已知函数f（x）=xlnx，g（x）=-x2+ax-3．（Ⅰ）求函数f（x）的最小值；（Ⅱ）对一切x∈（0，+∞），2f（x

已知函数f（x）=xlnx，g（x）=-x2+ax-3．（Ⅰ）求函数f（x）的最小值；（Ⅱ）对一切x∈（0，+∞），2f（x）≥g（x）恒成立，求实数a的取值范围；（Ⅲ）证明：对一切x∈（0，+∞），都有lnx＞1ex?2ex成立．

Answer 1

（Ⅰ）f（x）的定义域为（0，+∞），f（x）的导数f'（x）=1+lnx．
令f'（x）＞0，解得x＞

1

e

；
令f'（x）＜0，解得0＜x＜

1

e

．
从而f（x）在（0，

1

e

）单调递减，在（

1

e

，+∞）单调递增．
所以，当x=

1

e

时，f（x）取得最小值-

1

e

．
（II）若2f（x）≥g（x），则a≤2lnx+x+

3

x

，
设h（x）=2lnx+x+

3

x

，
则h′（x）=

2

x

+1-

3

x2

=

x2+2x?3

x2

=

(x+3)(x?1)

x2

∵x∈（0，1）时，h′（x）＜0，h（x）单调递减，
x∈（1，+∞）时，h′（x）＞0，h（x）单调递增，
∴h（x）_min=h（1）=4
故a≤4
即实数a的取值范围为（-∞，4]
证明：（III）若lnx＞

1

ex

?

2

ex

则lnx?x＞

x

ex

?

2

e

，
由（I）得：lnx?x≥?

1

e

，当且仅当x=

1

e

时，取最小值；
设m（x）=

x

ex

?

2

e

，则m′（x）=

1?x

ex

，
∵x∈（0，1）时，m′（x）＞0，h（x）单调递增，
x∈（1，+∞）时，m′（x）＜0，h（x）单调递减，
故当x=1时，h（x）取最大值?

1

e

故对一切x∈（0，+∞），都有lnx＞

1

ex

?

2

ex

成立．