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

2025-05-15 01:25:39
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回答1:

(1)由题意,g′(x)=?

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

∵θ∈(0,π),∴sinθ>0.故sinθ?x-1≥0在[1,+∞)上恒成立,只须sinθ?1-1≥0,
即sinθ≥1,只有sinθ=1.结合θ∈(0,π),得θ=
π
2

(2)由(1),得f(x)-g(x)=mx?
m
x
?2lnx

(f(x)?g(x))
mx2?2x+m
x2

∵f(x)-g(x)在其定义域内为单调函数,
∴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
x2+1
2
x+
1
x
,(
2
x+
1
x
max=1,∴m≥1.mx2-2x+m≤0等价于m(1+x2)≤2x,即m≤
2x
1+x2

在[1,+∞)恒成立,而
2x
x2+1
∈(0,1],m≤0.
综上,m的取值范围是(-∞,0]∪[1,+∞).
(3)构造F(x)=f(x)-g(x)-h(x),F(x)=mx?
m
x
?2lnx?
2e
x

当m≤0时,x∈[1,e],mx?
m
x
≤0
?2lnx?
2e
x
<0

所以在[1,e]上不存在一个x0,使得f(x0)-g(x0)>h(x0)成立.
当m>0时,(F(x))′=m+
m
x2
?
2
x
+
2e
x2
mx2?2x+m+2e
x2

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

解得m>
4e
e2?1

故m的取值范围是(
4e
e2?1
,+∞)