每日一题[2260]单调研究

设函数 $f(x)=x\ln x$.

1、设 $g(x)=\dfrac{f^{\prime}(x)}{x}$,求 $g(x)$ 的极值点.

2、若 $x_2>x_1>0$ 时,总有 $\dfrac{m}{2}\left(x_2^2-x_1^2\right)>f\left(x_2\right)-f\left(x_1\right)$ 恒成立,求实数 $m$ 的取值范围.

解析

1、函数 $g(x)=\dfrac{1+\ln x}{x}$,其导函数\[g'(x)=\dfrac{-\ln x}{x^2},\]于是 $g(x)$ 在 $(0,1)$ 上单调递增,在 $(1,+\infty)$ 上单调递减,$x=1$ 为 $g(x)$ 的极大值点,极大值为 $1$.

2、根据题意,有\[\forall x_2>x_1>0,~f(x_2)-\dfrac12mx_2^2<f(x_1)-\dfrac 12mx_1^2,\]因此函数 $h(x)=f(x)-\dfrac 12mx^2$ 在 $(0,+\infty)$ 上单调递减,其导函数\[h'(x)=1+\ln x-mx,\]因此题意即\[\forall x>0,~1+\ln x-mx\leqslant 0,\]取 $x=1$,可得 $m\geqslant 1$,而当 $m\geqslant 1$ 时,有\[1+\ln x-m x\leqslant 1+\ln x-x\leqslant 0,\]命题成立.

综上所述,实数 $a$ 的取值范围是 $[1,+\infty)$.

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