每日一题[2680]隐零点

已知函数 $f(x)=x \ln x-3 x$.

1、求 $f(x)$ 的极值.

2、若不等式 $f(x) \geqslant m x^{2}-3 x+\dfrac{2}{m}$ 恒成立,求实数 $m$ 的最小值.

解析

1、函数 $f(x)$ 的导函数\[f'(x)=\ln x-2,\]于是函数 $f(x)$ 在 $x={\rm e}^2$ 处取得极小值 $-{\rm e}^2$.

2、根据题意,有\[\forall x>0,\ln x-mx-\dfrac{2}{mx}>0,\]设左侧函数为 $g(x)$,则由 $g(1)=0$ 可得 $m<0$;$g(x)$ 的导函数\[g'(x)=\dfrac{-mx^2+x\dfrac 2m}{x^2},\]于是函数 $g(x)$ 在 $(0,+\infty)$ 上有极小值点也为最小值点 $x_0$,且\[-mx_0^2+x_0+\dfrac 2m=0,\]解得 $mx_0=2$(舍去)或 $mx_0=-1$,因此函数 $g(x)$ 的最小值为\[g(x_0)=\ln x_0-mx_0-\dfrac2{mx_0}=\ln\left(-\dfrac 1m\right)+3,\]所以\[g(x_0)\geqslant 0\iff -{\rm e}^3\leqslant m<0,\]从而实数 $m$ 的最小值为 $-{\rm e}^3$.

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