Question

已知函数f（x）=ax²+x-xlnx（a＞0）．
（1）若函数满足f（1）=2，且在定义域内f（x）≥bx²+2x恒成立，求实数b的取值范围；
（2）若函数f（x）在定义域上是单调函数，求实数a的取值范围；
（3）当时，试比较与的大小．

Answer

（1）依题意，1--≥b，构造函数g（x）=1--，利用导数可求得g（x）min，从而可求得实数b的取值范围；
（2）f′（x）=2ax-lnx，（x＞0），令f′（x）≥0可求得a的范围，对a的范围分情况讨论可由f（x）在定义域上是单调函数，求得实数a的取值范围；
（3）由（I）知g（x）=1-在（0，1）上单调递减，从而可得，＜x＜y＜1时，＜，进一步分析即可得到＜．
【解析】
（1）由f（1）=2，得a=1，又x＞0，
∴x2+x-xlnx）≥bx2+2x恒成立⇔1--≥b，…（1分）
令g（x）=1--，可得g（x）在（0，1]上递减，
在[1，∞）上递增，所以g（x）min=g（1）=0，
即b≤0…（3分）
（2）f′（x）=2ax-lnx，（x＞0），
令f′（x）≥0得：2a≥，设h（x）=，当x=e时，h（x）max=，
∴当a≥时，函数f（x）在（0，+∞）单调递增…（5分）
若0＜a＜，g（x）=2ax-lnx，（x＞0），g′（x）=2a-，
g′（x）=0，x=，x∈（0，），g′（x）＜0，x∈（，+∞），g′（x）＞0，
∴x=时取得极小值，即最小值．
而当0＜a＜时，g（）=1-ln＜0，
f′（x）=0必有根，f（x）必有极值，在定义域上不单调…（8分）
∴a≥…（9分）
（3）由（I）知g（x）=1-在（0，1）上单调递减，
∴＜x＜y＜1时，g（x）＞g（y）即＜…（10分）
而＜x＜y＜1时，-1＜lnx＜0，
∴1+lnx＞0，
∴＜…（12分）