Question

已知函数f（x）=x²-3x+（a-1）lnx，g（x）=ax，h（x）=f（x）-g（x）+3x，其中a∈R且a＞1．
（I）求函数f（x）的导函数f′（x）的最小值；
（II）当a=3时，求函数h（x）的单调区间及极值；
（III）若对任意的x₁，x₂∈（0，+∞），x₁≠x₂，函数h（x）满足，求实数a的取值范围．

Answer

（I）由f（x）=x2-3x+（a-1）lnx，知=x+-3，x＞0，由此能求出导函数f′（x）的最小值．
（II）当a=3时，h（x）=，=，由此列表讨论能求出函数h（x）的单调区间及极值．
（III）由题意，h（x）=，（a＞1）．设x1＜x2，由＞-1，得h（x1）+x1＜h（x2）+x2，构造函数F（x）h（x）+x=，由此能求出实数a的取值范围．
【解析】
（I）∵f（x）=x2-3x+（a-1）lnx，
∴=x+-3，x＞0，
∵a＞1，∴a-1＞0，
又∵x＞0，∴x+-3≥2-3，
当且仅当x=时，取等号，其最小值为．
（II）当a=3时，h（x）=，
=，
x，h′（x），h（x）的变化如下表：

x （0，1） 1 （1，2） 2 （2，+∞）
h′（x） + - +
h（x） ↑ - ↓ 2ln2-4 ↑

所以，函数h（x）的单调增区间是（0，1），（2，+∞）；单调减区间是（1，2）．…（7分）
函数h（x）在x=1处取得极大值-，在x=2处取得极小值2ln2-4．…（8分）
（III）由题意，h（x）=，（a＞1）．
不妨设x1＜x2，则由＞-1，
得h（x1）+x1＜h（x2）+x2，
令F（x）h（x）+x=，
则函数F（x）在（0，+∞）单调递增，

=在（0，+∞）恒成立，
∵G（0）=a-1＞0，，
∴只需△=（a-1）2-4（a-1）≤0，
解得1＜a＜5，
∴实数a的取值范围是（1，5）．