22. 【解答】(I) 由题意得 f (e) = pe--2ln e = qe--2, Þ (p-q) (e + ) = 0
而 e + ≠0,∴ p = q ………… 2分
(II) 由 (I) 知 f (x) = px--2ln x, f’(x) = p + -=
令 h(x) = px 2-2x + p,要使 f (x) 在其定义域 (0,+¥) 内为单调减函数,只需 h(x) 在 (0,+¥) 内满足h’(x)≤0 恒成立. ………… 4分
① 当 p = 0时, h(x) = -2x,∵ x > 0,∴ h(x) < 0,∴ f’(x) = - < 0,
∴ f (x) 在 (0,+¥) 内为单调递减,故 p = 0适合题意. ………… 5分
②当 p < 0时,h(x) = px 2-2x + p,其图象为开口向下的抛物线,对称轴为 x = Ï (0,+¥)
只需 h(0)≤0,即 p≤0时 h(x)≤0在 (0,+¥) 恒成立.故 p < 0适合题意.
综上可得, p≤0 ………… 7分
另解:(II) 由 (I) 知 f (x) = px--2ln x, f’(x) = p + -= p (1 + )-…… 4分
要使 f (x) 在其定义域 (0,+¥) 内为单调减函数,只需 f’(x) 在 (0,+¥) 内满足f’(x)≤0 恒成立. ………… 5分
由 f’(x)≤0 Û p (1 + )-≤0 Û p≤ Û p≤()min,x > 0
而 > 0 且 x → 0 时,→ 0,故 p≤0。综上可得p≤0 ………… 7分
(III) ∵ g(x) = 在 [1,e] 上是减函数,∴ x = e 时,g(x)min = 2,x = 1 时,g(x)max = 2e
即 g(x) Î [2,2e]
① p≤0 时,由 (II) 知 f (x) 在 [1,e] 递减 Þ f (x)max = f (1) = 0 < 2,不合题意。 …… 9分
② 0 < p < 1 时,由x Î [1,e] Þ x-≥0。∴ f (x) = p (x-)-2ln x≤x--2ln x
右边为 f (x) 当 p = 1 时的表达式,故在 [1,e] 递增
∴ f (x)≤x--2ln x≤e--2ln e = e--2 < 2,不合题意。 ………… 10分
③ p≥1 时, f (x) 在 [1,e] 连续递增,f (1) = 0 < 2,又g(x) 在 [1,e] 上是减函数
∴ 本命题 Û f (x)max > g(x)min = 2,x Î [1,e] Þ f (x)max = f (e) = p (e-)-2ln e > 2
Þ p >
综上,p 的取值范围是 (,+¥) ………… 12分
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