Question

已知函數(shù)f（x）=lnx+

3

2

x2-mx
（Ⅰ）若函數(shù)f（x）圖象上任意一點(diǎn)處的切線的傾斜角均不小于

π

3

，求實(shí)數(shù)m的取值范圍；
（Ⅱ）設(shè)m=2，若存在x₀∈[1，2]，不等式|a+3x₀|-x₀f′（x₀）＜0成立，求實(shí)數(shù)a的取值范圍；
（III）已知k∈R，討論關(guān)于x的方程f（x）+mx=

4

3

(x2+x)+k在區(qū)間[2，4]上的實(shí)根個(gè)數(shù)（e≈2.71828）

Answer 1

分析：（I）先求導(dǎo)函數(shù)，然后將函數(shù)f（x）圖象上任意一點(diǎn)處的切線的傾斜角均不小于

π

3

轉(zhuǎn)化成f′（x）≥tan

π

3

=

3

在（0，+∞）上恒成立，利用參數(shù)分離法可求出m的取值范圍；
（II）根據(jù)絕對(duì)值不等式的性質(zhì)化簡(jiǎn)不等式，然后利用參數(shù)分離法將a分離，最后利用存在性問題的常用方法進(jìn)行求解即可；
（III）將k分離，然后利用導(dǎo)數(shù)研究函數(shù)的單調(diào)性，得到函數(shù)的最值，利用數(shù)形結(jié)合法可求出根的個(gè)數(shù)．

解答：解：（I）∵f（x）=lnx+

3

2

x2-mx（x＞0）
∴f′（x）=

1

x

+3x-m
∵函數(shù)f（x）圖象上任意一點(diǎn)處的切線的傾斜角均不小于

π

3

，
∴f′（x）=

1

x

+3x-m≥tan

π

3

=

3

在（0，+∞）上恒成立，①或f′（x）=

1

x

+3x-m≤0在（0，+∞）上恒成立，②
對(duì)于①，不等式等價(jià)于m≤

1

x

+3x-

3

在（0，+∞）上恒成立，而

1

x

+3x-

3

在（0，+∞）上的最小值為

3

，
∴m≤

3

，
對(duì)于②，不等式等價(jià)于m≥

1

x

+3x在（0，+∞）上恒成立，
∴m不存在，
綜合①②，實(shí)數(shù)m的取值范圍為m≤

3

；
（II）當(dāng)m=2時(shí)，f′（x）=

1

x

+3x-2
不等式|a+3x₀|-x₀f′（x₀）＜0即為不等式|a+3x₀|-x₀（

1

x0

+3x₀-2）＜0
化簡(jiǎn)得不等式|a+3x₀|＜3x₀²-2x₀+1
即-3x₀²+2x₀-1＜a+3x₀＜3x₀²-2x₀+1
∴存在x₀∈[1，2]，使得不等式-3x₀²-x₀-1＜a＜3x₀²-5x₀+1成立
即（-3x₀²-x₀-1）_min＜a＜（3x₀²-5x₀+1）_max
即-15＜a＜3
（III）∵f（x）+mx=

4

3

(x2+x)+k
∴l(xiāng)nx+

3

2

x2=

4

3

(x2+x)+k
即k=lnx+

1

6

x²-

4

3

x
令g（x）=lnx+

1

6

x²-

4

3

x（x∈[2，4]）
則g′（x）=

1

x

+

1

3

x-

4

3

=

x2-4x+3

3x

=

(x-1)(x-3)

3x

當(dāng)x∈[2，3）時(shí)，g′（x）＜0，當(dāng)x∈（3，4]時(shí)，g′（x）＞0
∴函數(shù)g（x）在[2，3）上單調(diào)遞減，在（3，4）上單調(diào)遞增
則當(dāng)x=3時(shí)函數(shù)g（x）取最小值g（3）=ln3-

5

2

，而g（2）=ln2-2，g（4）=ln4-

8

3

∴當(dāng)k＜ln3-

5

2

或k＞ln4-

8

3

時(shí)方程f（x）+mx=

4

3

(x2+x)+k在區(qū)間[2，4]上的實(shí)根個(gè)數(shù)為0
當(dāng)k=ln3-

5

2

或ln2-2＜k＜ln4-

8

3

時(shí)方程f（x）+mx=

4

3

(x2+x)+k在區(qū)間[2，4]上的實(shí)根個(gè)數(shù)為1
當(dāng)ln3-

5

2

＜k≤ln2-2時(shí)方程f（x）+mx=

4

3

(x2+x)+k在區(qū)間[2，4]上的實(shí)根個(gè)數(shù)為2

點(diǎn)評(píng)：本題主要考查了導(dǎo)數(shù)的幾何意義，以及參數(shù)分離法研究恒成立和存在性問題，同時(shí)考查了運(yùn)算求解的能力，屬于中檔題．