Question

已知函數(shù)f（x）=x|x-a|-lnx，a∈R．
（Ⅰ）若a=2，求函數(shù)f（x）在區(qū)間[1，e]上的最值；
（Ⅱ）若f（x）≥0恒成立，求a的取值范圍．（注：e是自然對(duì)數(shù)的底數(shù)，約等于2.71828）

Answer 1

（Ⅰ） 若a=2，則f（x）=x|x-2|-lnx．
當(dāng)x∈[2，e]時(shí)，f（x）=x²-2x-lnx，f′(x)=2x-2-

1

x

=

2x2-2x-1

x

＞0，
所以函數(shù)f（x）在[2，e]上單調(diào)遞增；
當(dāng)x∈[1，2]時(shí)，f（x）=-x²+2x-lnx，f′(x)=-2x+2-

1

x

=

-2x2+2x-1

x

＜0．
所以函數(shù)f（x）在區(qū)間[1，2]上單調(diào)遞減，
所以f（x）在區(qū)間[1，2]上有最小值f（2）=-ln2，
又因?yàn)閒（1）=1，f（e）=e（e-2）-1，而e（e-2）-1＜1，
所以f（x）在區(qū)間[1，e]上有最大值f（1）=1．
（Ⅱ） 函數(shù)f（x）的定義域?yàn)椋?，+∞）．
由f（x）≥0，得|x-a|≥

lnx

x

．   （*）
（ⅰ）當(dāng)x∈（0，1）時(shí)，|x-a|≥0，

lnx

x

＜0，
不等式（*）恒成立，所以a∈R；
（ⅱ）當(dāng)x≥1時(shí)，
①當(dāng)a≤1時(shí)，由|x-a|≥

lnx

x

得x-a≥

lnx

x

，即a≤x-

lnx

x

，
現(xiàn)令h(x)=x-

lnx

x

，則h′(x)=

x2-1+lnx

x2

，
因?yàn)閤≥1，所以h'（x）≥0，故h（x）在[1，+∞）上單調(diào)遞增，
從而h（x）的最小值為1，因?yàn)?span mathtag="math" >a≤x-

lnx

x

恒成立等價(jià)于a≤h（x）_min，
所以a≤1；
②當(dāng)a＞1時(shí)，|x-a|的最小值為0，而

lnx

x

＞0(x＞1)，顯然不滿足題意．
綜上可得，滿足條件的a的取值范圍是（-∞，1]．