Question

已知函数，g（x）=x+lnx，其中a＞0．
（1）若x=1是函数h（x）=f（x）+g（x）的极值点，求实数a的值；
（2）若函数φ（x）=f（x）-g（x）在[e，e²]（e为自然对数的底数）上存在零点，求实数a的取值范围．
（3）若对任意的x₁，x₂∈[1，e]都有f（x₁）≥g（x₂）成立，求实数a的取值范围．

Answer

（1）先函数h（x）的定义域，在对h（x）求导，由题意可知h′（1）=0，求出a的值
（2）φ（x）=f（x）-g（x）=在[e，e2]存在零点，转化为，令，结合两函数在区间上的单调性可知，从而求出结果．
（3）若对任意的x1，x2∈[1，e]都有f（x1）≥g（x2）成立⇔f（x1）min≥g（x2）max，从而转化为分别求函数f（x），g（x）在[1，e]的最小值、最大值
【解析】
（1）∵，其定义域为（0，+∞），
∴． （3分）
∵x=1是函数h（x）的极值点，∴h'（1）=0，即3-a2=0．
∵a＞0，∴． （6分）
经检验当时，x=1是函数h（x）的极值点，
∴． （8分）
（2）由题意，可知方程在区间[e，e2]上有根，因为在[e，e2]上是单调减函数，lnx在[e，e2]上是单调增函数，（10分）
所以，（14分）∴（16分）
（3）对任意的x1，x2∈[1，e]都有f（x1）≥g（x2）成立，等价于对任意的x1，x2∈[1，e]都有[f（x）]min≥[g（x）]max． （7分）
当x∈[1，e]时，．
∴函数g（x）=x+lnx在[1，e]上是增函数．
∴[g（x）]max=g（e）=e+1．（9分）
∵，且x∈[1，e]，a＞0．
①当0＜a＜1且x∈[1，e]时，，
∴函数在[1，e]上是增函数，
∴[f（x）]min=f（1）=1+a2．
由1+a2≥e+1，得a≥，
又0＜a＜1，∴a不合题意． （11分）
②当1≤a≤e时，
若1≤x＜a，则，
若a＜x≤e，则．
∴函数在[1，a）上是减函数，在（a，e]上是增函数．
∴[f（x）]min=f（a）=2a．
由2a≥e+1，得a≥，
又1≤a≤e，∴≤a≤e． （13分）
③当a＞e且x∈[1，e]时，，
∴函数在[1，e]上是减函数．
∴．
由≥e+1，得a≥，
又a＞e，∴a＞e． （15分）
综上所述，a的取值范围为． （16分）