已知函数f(x)=ax+lnx,a∈R.(1)讨论y=f(x)的单调性;(2)若定义在区间D上的函数y=g(x)对于区间D上的任意两个值x1、x2总有不等式12[g(x1)+g(x2)]≥g(x1+x

题目简介

已知函数f(x)=ax+lnx,a∈R.(1)讨论y=f(x)的单调性;(2)若定义在区间D上的函数y=g(x)对于区间D上的任意两个值x1、x2总有不等式12[g(x1)+g(x2)]≥g(x1+x

题目详情

已知函数f(x)=ax+lnx,a∈R.
(1)讨论y=f(x)的单调性;(2)若定义在区间D上的函数y=g(x)对于区间D上的任意两个值x1、x2总有不等式
1
2
[g(x1)+g(x2)]≥g(
x1+x2
2
)
成立,则称函数y=g(x)为区间D上的“凹函数”.
试证明:当a=-1时,g(x)=|f(x)|+
1
x
为“凹函数”.
题型:解答题难度:中档来源:不详

答案

(1)当a=0时,函数f(x)=lnx在(0,+∞)上是增函数;…(1分)
由已知,x∈(0,+∞),f′(x)=a+class="stub"1
x
=class="stub"ax+1
x
,…(3分)
当a>0时,f'(x)>0,函数f(x)在(0,+∞)上是增函数;…(4分)
当a<0时,解f′(x)=class="stub"ax+1
x
>0
0<x<-class="stub"1
a
,解f'(x)<0得x>-class="stub"1
a

所以函数f(x)在(0,-class="stub"1
a
)
上是增函数,在(-class="stub"1
a
,+∞)
上是减函数.…(5分)
综上,当a≥0时,函数f(x)在(0,+∞)上是增函数;
当a<0时,函数f(x)在(0,-class="stub"1
a
)
上是增函数,在(-class="stub"1
a
,+∞)
上是减函数.
(2)当a=-1时,由(1)知f(x)在(0,+∞)上的最大值为f(1)=-1,即f(x)<0恒成立.
所以g(x)=|f(x)|+class="stub"1
x
=-f(x)+class="stub"1
x
=class="stub"1
x
+x-lnx
,x∈(0,+∞).…(6分)
设x1,x2∈(0,+∞),
计算class="stub"1
2
[g(x1)+g(x2)]=class="stub"1
2
(class="stub"1
x1
+x1-lnx1+class="stub"1
x2
+x2-lnx2)=
x1+x2
2x1x2
+
x1+x2
2
-ln
x1x2
g(
x1+x2
2
)=class="stub"2
x1+x2
+
x1+x2
2
-ln
x1+x2
2

因为
x1+x2
2
x1x2
,所以ln
x1+x2
2
≥ln
x1x2
-ln
x1+x2
2
≤-ln
x1x2
,…(8分)class="stub"2
x1+x2
-
x1+x2
2x1x2
=
4x1x2-(x1+x2)2
2x1x2(x1+x2)
=
-(x1-x2)2
2x1x2(x1+x2)
≤0
,所以class="stub"2
x1+x2
x1+x2
2x1x2
,…(10分)
所以class="stub"1
2
[g(x1)+g(x2)]≥g(
x1+x2
2
)
,即当a=-1时,g(x)=|f(x)|+class="stub"1
x
为“凹函数”.

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