已知函数 f(x)=lnx+ 1 x +ax ,其中x>0,常数a∈R

已知函数 f(x)=lnx+
1
x
+ax
,其中x>0,常数a∈R
(1)若函数f(x)在[1,+∞),上是单调函数,求a的取值范围
(2)若函数f(x)在[1,+∞)有最大值
2
e
(其中e为无理数,约为2.71828),求a的值
撼雪 1年前 已收到1个回答 举报

hehe9495 幼苗

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(1)∵ f(x)=lnx+
1
x +ax f / (x)=
1
x -
1
x 2 +a
若 f / (x)=
1
x -
1
x 2 +a≥0 对x∈[1,+∞)恒成立,则 a≥
1
x 2 -
1
x 对x∈[1,+∞)恒成立,∴a≥0
若 f / (x)=
1
x -
1
x 2 +a≤0 对x∈[1,+∞)恒成立,则 a≤
1
x 2 -
1
x 对x∈[1,+∞)恒成立,∴ a≤-
1
4
∴当函数f(x)在[1,+∞)上是单调函数时,
∴所求a的取值范围为: a≥0或a≤-
1
4 ;

(2)当a≥0时,函数f(x)在[1,+∞)上单调递增,所以f(x)在[1,+∞)无最大值.
当 a≤-
1
4 时,函数f(x)在[1,+∞)上单调递减,所以由 f(1)=
2
e ,得 a=
2
e -1<-
1
4
当 -
1
4 <a<0 时,由 f / (x)=
1
x -
1
x 2 +a>0 得ax 2 +x-1>0,则α<x<β
(其中 α=
-1+
1+4a
2a >1,β=
-1-
1+4a
2a >-
1
2a >2 )
∴函数f(x)在[1,α]上单调递减,在[α,β]上单调递增,在[β,+∞]上单调递减,
由 f(1)=
2
e ,得 a=
2
e -1<-
1
4 ,不符要求.
由 f(β)=
2
e ,得 lnβ+
1
β +aβ=
2
e ,
又∵ a β 2 +β-1=0,∴aβ=
1
β -1 代入得 lnβ+
2
β -1=
2
e
设函数 h(x)=lnx+
2
x -1-
2
e (x>2) ,则 h / (x)=
1
x -
2
x 2 =
x-2
x 2 >0
所以函数h(x)在(2,+∞)上单调递增,而h(e)=0
∴β=e,所以 a=
1-β
β 2 =
1-e
e 2 ∴ 当a=
2
e -1或a=
1-e
e 2 时,
函数f(x)在[1,+∞)有最大值
2
e .

1年前

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