已知函数f(x)=a(x2-1)-xlnx. (I)当a=1/2时,求函数f(x)的单调区间; (Ⅱ)当x≥1时,f(x)≥0,求a的取值范围.

已知函数f(x)=a(x2-1)-xlnx.
(I)当a=
1
2
时,求函数f(x)
的单调区间;
(Ⅱ)当x≥1时,f(x)≥0,求a的取值范围.
数学人气:374 ℃时间:2019-09-17 05:36:47
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(Ⅰ)当a=
1
2
时,f(x)=
1
2
(x2−1)−xlnx
,所以f′(x)=x-lnx-1.
函数f(x)的定义域为(0,+∞).
设g(x)=x-lnx-1,则g′(x)=1-
1
x

令g′(x)=0,得x=1.
当x∈(0,1)时,g′(x)<0,函数g(x)是减函数;
当x∈(1,+∞)时,g′(x)>0,函数g(x)是增函数.
函数g(x)的最小值为g(1)=0.
所以g(x)=f′(x)≥0(仅当x=1时取等号),f(x)在(0,+∞)是增函数.
(Ⅱ)由函数f(x)=a(x2-1)-xlnx,则f′(x)=2ax-lnx-1.
(1)若a≥
1
2
,则由(Ⅰ)知,f′(x)=(2a-1)x+(x-lnx-1)>0,f(x)是增函数,
此时f(x)≥f(1)=0,不等式恒成立.
(2)若0<a<
1
2
,设h(x)=2ax-lnx-1,h′(x)=2a-
1
x

当x∈(1,
1
2a
)时,h′(x)<0,函数h(x)是减函数.
则f′(x)=h(x)<h(1)=2a-1<0,f(x)在(1,
1
2a
)是减函数.
这时f(x)<f(1)=0,不等式不成立.
(3)若a≤0时,则当x∈(1,+∞)时,f′(x)<0,f(x)在(1,+∞)是减函数,
此时f(x)<f(1)=0,不等式不成立.
综上所述,a的取值范围是[
1
2
,+∞).
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