每日一题[3210]导数原型

已知函数 $f(x)$ 是定义在 $(0,+\infty)$ 上的函数,$f^{\prime}(x)$ 是 $f(x)$ 的导函数,若 $x^2 f^{\prime}(x)+x f(x)={\rm e}^{\frac{1}{2} x}$,且 $f(2)=\dfrac{\rm e}{2}$,则下列结论正确的是(       )

A.函数 $f(x)$ 在定义域上有极小值

B.函数 $f(x)$ 在定义域上单调递增

C.函数 $H(x)=xf(x)-{\rm e}\ln x$ 在 $(0,2)$ 上单调递减

D.不等式 $f(x)>\dfrac{{\rm e}^{\frac{1}{2} x}+{\rm e}}{4}$ 的解集为 $(2,+\infty)$

答案    BC.

解析    根据题意,有\[\big(xf(x)\big)'=\dfrac{{\rm e}^{\frac 12x}}{x},\]设 $g(x)=xf(x)$,则 $g(2)={\rm e}$,此时 $f(x)=\dfrac{g(x)}{x}$,其导函数\[f'(x)=\dfrac{xg'(x)-g(x)}{x^2}=\dfrac{{\rm e}^{\frac 12x}- g(x)}{x^2},\]设 $r(x)={\rm e}^{\frac 12x}-g(x)$,则其导函数\[r'(x)=\dfrac 12{\rm e}^{\frac 12x}-\dfrac {{\rm e}^{\frac 12x}}x=\dfrac{(x-2){\rm e}^{\frac 12x}}{2x},\]因此函数 $r(x)$ 在 $(0,2)$ 上单调递减,在 $(2,+\infty)$ 上单调递增,在 $x=2$ 处取得极小值 $0$,从而 $f(x)$ 在定义域上单调递增,选项 $\boxed{A}$ 错误,选项 $\boxed{B}$ 正确.

对于选项 $\boxed{C}$,有\[H'(x)=g'(x)-\dfrac{\rm e}x=\dfrac{{\rm e}^{\frac 12x}-{\rm e}}{x},\]因此选项正确.

对于选项 $\boxed{D}$,设 $p(x)=4xf(x)-x{\rm e}^{\frac 12x}-{\rm e}x$,则题中不等式即 $p(x)>0$.函数 $p(x)$ 的导函数\[p'(x)=\dfrac{4{\rm e}^{\frac 12x}}{x}-{\rm e}^{\frac 12x}\left(1+\dfrac 12x\right)-{\rm e}={\rm e}^{\frac 12x}\cdot \dfrac{8-2x-x^2}{2x}-{\rm e},\]因此当 $x\in (2,+\infty)$ 时,有 $p'(x)<-{\rm e}<0$,从而 $p(x)$ 单调递减,而 $p(2)=0$,因此在该区间上有 $p(x)<0$,因此选项错误.

综上所述,正确的结论为选项 $\boxed{B}$ $\boxed{C}$.

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