设函数 f(x)=alnx+ 1 x ,a∈R.
1个回答

函数f(x)的定义域为(0,+∞).…(1分)

(Ⅰ)由题意x>0, f′(x)=

a

x -

1

x 2 ,…(2分)

(1)当a>0时,

由 f′(x)=

a

x -

1

x 2 <0,

解得x<

1

a ,函数f(x)的单调递减区间是(0,

1

a );

由 f′(x)=

a

x -

1

x 2 >0,

解得x>

1

a ,函数f(x)的单调递增区间是(

1

a ,+∞). …(4分)

(2)当a≤0时,

由于x>0,所以 f′(x)=

a

x -

1

x 2 <0 恒成立,

函数f(x)的在区间(0,+∞)上单调递减.…(5分)

(Ⅱ)因为对于任意正实数x,不等式f(x)≥2a成立,即 2a≤alnx+

1

x 恒成立.

因为a>0,由(Ⅰ)可知

当x=

1

a 时,函数 f(x)=alnx+

1

x 有最小值f(

1

a )= aln

1

a +a =a-alna.…(7分)

所以2a≤a-alna,解得 0<a≤

1

e .

故所求实数a的取值范围是 (0,

1

e ] .…(9分)

(Ⅲ)因为 f(

x 1 + x 2

2 )=aln

x 1 + x 2

2 +

2

x 1 + x 2 ,

f( x 1 )+f( x 2 )

2 =

1

2 (aln x 1 +

1

x 1 +aln x 2 +

1

x 2 ) =

1

2 [aln( x 1 x 2 )+

x 1 + x 2

x 1 x 2 ]=aln

x 1 x 2 +

x 1 + x 2

2 x 1 x 2 .…(10分)

所以 f(

x 1 + x 2

2 )-

f( x 1 )+f( x 2 )

2 =aln

x 1 + x 2

2 +

2

x 1 + x 2 -aln

x 1 x 2 -

x 1 + x 2

2 x 1 x 2 = aln

x 1 + x 2

2

x 1 x 2 -

( x 1 - x 2 ) 2

2 x 1 x 2 ( x 1 + x 2 ) .

(1)显然,当x 1=x 2时, f(

x 1 + x 2

2 )=

f( x 1 )+f( x 2 )

2 .…(11分)

(2)当x 1≠x 2时,因为x 1>0,x 2>0,且a<0,

所以x 1+x 2>2

x 1 • x 2 ,

所以

x 1 + x 2

2

x 1 • x 2 >1, a•ln

x 1 + x 2

2

x 1 • x 2 <0.…(12分)

又 -

( x 1 - x 2 ) 2

2 x 1 x 2 ( x 1 + x 2 ) <0 ,所以 aln

x 1 + x 2

2

x 1 x 2 -

( x 1 - x 2 ) 2

2 x 1 x 2 ( x 1 + x 2 ) <0

所以f(

x 1 + x 2

2 )-

f( x 1 )+f( x 2 )

2 <0,

即f(

x 1 + x 2

2 )<

f( x 1 )+f( x 2 )

2 .

综上所述,当x 1=x 2时, f(

x 1 + x 2

2 )=

f( x 1 )+f( x 2 )

2 ;当x 1≠x 2时,f(

x 1 + x 2

2 )<

f( x 1 )+f( x 2 )

2 .…(14分)