Question

已知函数f(x)＝a^x＋x²，g(x)＝xln a，a>1.

(1)求证：函数F(x)＝f(x)－g(x)在(0，＋∞)上单调递增；

(2)若函数y＝－3有四个零点，求b的取值范围；

(3)若对于任意的x₁，x₂∈[－1,1]时，都有|F(x₂)－F(x₁)|≤e²－2恒成立，求a的取值范围．

Answer

（1）见解析（2）(2－，0)∪(2＋，＋∞)（3）(1，e2]

【解析】(1)∵F(x)＝f(x)－g(x)＝ax＋x2－xln a，

∴F′(x)＝ax·ln a＋2x－ln a＝(ax－1)ln a＋2x.

∵a>1，x>0，∴ax－1>0，ln a>0,2x>0，

∴当x∈(0，＋∞)时，F′(x)>0，即函数F(x)在区间(0，＋∞)上单调递增．

(2)由(1)知当x∈(－∞，0)时，F′(x)<0，

∴F(x)在(－∞，0)上单调递减，在(0，＋∞)上单调递增．

∴F(x)的最小值为F(0)＝1.由－3＝0，

得F(x)＝b－＋3或F(x)＝b－－3，

∴要使函数y＝－3有四个零点，只需

即b－>4，即 >0，

解得b>2＋或2－ 0)，

则H′(x)＝1＋－＝＝ >0，

∴H(x)在(0，＋∞)上单调递增．

∵a>1，∴H(a)>H(1)＝0.∴F(1)>F(－1)．

∴|F(x2)－F(x1)|的最大值为|F(1)－F(0)|＝a－ln a，

∴要使|F(x2)－F(x1)|≤e2－2恒成立，只需a－ln a≤e2－2即可．令h(a)＝a－ln a(a>1)，h′(a)＝1－ >0，∴h(a)在(1，＋∞)上单调递增．∵h(e2)＝e2－2，∴只需h(a)≤h(e2)，即1