Question

定義在（0，+∞）上的函數f（x）=x²-alnx，g（x）=x-a

x

，且f（x）在x=1處取極值．
（Ⅰ）確定函數g（x）的單調性．
（Ⅱ）證明：當1＜x＜e²時，恒有x＜

2+lnx

2-lnx

成立．

Answer 1

（Ⅰ）函數f（x）=x²-alnx，則f′(x)=2x-

a

x

，
∵f（x）在x=1處取極值
∴f′（1）=0
∴2-a=0
∴a=2．…（3分）
∴g（x）=x-2

x

，∴g′(x)=1-

1

x

．
由g′(x)=1-

1

x

＞0，可得x＞1，由g′(x)=1-

1

x

＜0，可得0x＜1，…（…（5分）
所以g（x）在（1，+∞）上是增函數，在（0，1）上是減函數．…（6分）
（Ⅱ）證明：當1＜x＜e²時，0＜lnx＜2，要證x＜

2+lnx

2-lnx

等價于x（2-lnx）＜2+lnx，即lnx＞

2(x-1)

1+x

設h（x）=lnx-

2(x-1)

1+x

，則h′（x）=

1

2

-

2(x+1)-2(x-1)

(x+1)2

=

(x-1)2

x(x+1)2

．…（10分）
∴當1＜x＜e²時，h′（x）＞0，
所以h（x）在區(qū)間（1，e²）上為增函數．…（12分）
從而當1＜x＜e²時，h（x）＞h（1）=0，即lnx＞

2(x-1)

1+x

，故x＜

2+lnx

2-lnx

 …（14分）．