已知f(x)=ax-lnx,x∈(0,e],g(x)=[lnx/x],其中e是自然常数,a∈R.

已知f(x)=ax-lnx,x∈(0,e],g(x)=[lnx/x],其中e是自然常数,a∈R.
(Ⅰ)讨论a=1时,f(x)的单调性、极值;
(Ⅱ)求证:当a=1时,f(x)>g(x)+[1/2];是否存在实数a,使f(x)的最小值是3,若存在,求出a的值;若不存在,请说明理由.
tongyinan 1年前 已收到1个回答 举报

砧板走鱼步Дī猫 春芽

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解题思路:(I)利用导数的运算法则可得f′(x),在区间(0,e]上分别解出f′(x)=0,f′(x)>0,f′(x)<0,即可得出极值;(II))(1)由(I)可知:函数f(x)在区间(0,e]上的极小值也是最小值,可得f(x)min=1.令h(x)=g(x)+12=lnxx+12,利用导数研究其单调性和极值最大值,再与1比较即可;(2)假设存在实数a,使得f(x)=ax-lnx(x∈(0,e])由最小值3,可得f′(x)=a−1x=ax−1x.通过对a分类讨论即可得出.

(I)当a=1时,f(x)=x-lnx,x∈(0,e].
∴f′(x)=1−
1
x=
x−1
x,
当0<x<1时,f′(x)<0,此时f(x)单调递减;
当1<x<e时,f′(x)>0,此时f(x)单调递增.
∴当x=1时,函数f(x)取得极小值,且f(1)=1.
(II)(1)由(I)可知:函数f(x)在区间(0,e]上的极小值也是最小值,∴f(x)min=1.
令h(x)=g(x)+[1/2]=[lnx/x+
1
2],h′(x)=
1−lnx
x2,
当0<x<e时,h′(x)>0,h(x)在(0,e]上单调递增.
∴h(x)max=h(e)=
1
e+
1
2<
1
2+
1
2=1=f(x)min
∴当a=1时,f(x)>g(x)+[1/2];
(2)假设存在实数a,使得f(x)=ax-lnx(x∈(0,e])由最小值3,f′(x)=a−
1
x=[ax−1/x].
①当a≤0时,f′(x)<0,f(x)在(0,e]上单调递减,f(x)min=f(e)=ae-1=3,解得a=
4
e,应舍去,此时不满足条件;
②当0<[1/a]<e时,f(x)在(0,[1/a])上单调递减,在(
1
a,e)上单调递增,∴f(x)min=f(
1
a)=1+lna=3,解得a=e2,满足条件;
③当[1/a>e时,f′(x)<0,f(x)在(0,e]上单调递减,f(x)min=f(e)=ae-1=3,解得a=
4
e],应舍去,此时不满足条件,此时f(x)无最小值.
综上可知:存在实数a=e2,使得当x∈(0,e]时,f(x)由最小值3.

点评:
本题考点: 导数在最大值、最小值问题中的应用;利用导数研究函数的单调性;利用导数研究函数的极值.

考点点评: 熟练掌握利用导数研究函数的单调性、极值与最值、分类讨论思想方法等是解题的关键.

1年前

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