已知函数f(x)=mx-m?1x-lnx,m∈R,函数g(x)=1cosθ?x+lnx在[1,+∞)上为增函数,且θ∈[0,π2).

2025-05-15 01:39:20
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回答1:

(1)由题意g(x)=?

1
cosθ?x2
+
1
x
≥0在[1,+∞)上恒成立,
cosθ?x?x
cosθ?x2
≥0

θ∈[0,
π
2
)
,故cosθ?x-1≥0在[1,+∞)上恒成立,
只须cosθ?1-1≥0,即cosθ≥1,得θ=0,
∴θ的取值范围是{0}.
(2)由(1)得h(x)=mx-
m
x
-2lnx,
h(x)=
mx2?2x+m
x2

∵h(x)在[1,+∞)上为单调函数,
∴mx2-2x+m≥0,或者mx2-2x+m≤0在[1,+∞)恒成立,
mx2-2x+m≥0等价于m(1+x2)≥2x,即m≥
2x
1+x2

2x
1+x2
2
x+
1
x
?{
2
x+
1
x
}max=1,解得m≥1,
∴mx2-2x+m≤0等价于m(1+x2)≤2x,
m≤
2x
1+x2
在[1,+∞)恒成立,
2x
1+x2
∈(0,1]
,∴m≤0,
综上所述,m的取值范围是(-∞,0]∪[1,+∞).
(3)构造函数F(x)=mx-
m
x
?2lnx?
2e
x

当m≤0时,x∈[1,e],mx-
m
x
≤0,-2lnx-
2e
x
<0,
∴在[1,e]上不存在一个x0
使得h(x0)>
2e
x0
成立.…9分
当m>0时,F'(x)=m+
m
x2
?
2
x
+
2e
x2
mx2?2x+m+2e
x2

∵x∈[1,e],所以2e-2x≥0,mx2+m>0,∴F′(x)>0在[1,e]恒成立.
故F(x)在[1,e]上单调递增,F(x)max=me-
4
e
-4,只要me-
4
e
-4>0,
解得m>
4e
e2?1

故m的取值范围是(
4e
e2?1
,+∞)
.…14分.