已知函数f(x)=ax+xlnx的图象在点x=e(e为自然对数的底数)处的切线斜率为3.

已知函数f(x)=ax+xlnx的图象在点x=e(e为自然对数的底数)处的切线斜率为3.
(Ⅰ)求实数a的值;
(Ⅱ)若函数g(x)=
f(x)
x
+
9
2(x+1)
−k仅有一个零点,求实数k的取值范围.
(Ⅲ)若f(x)>t(x-1)(t∈Z)对任意x>1恒成立,求t的最大值.
wsq1111 1年前 已收到1个回答 举报

锄奸盟长老 幼苗

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解题思路:(1)由已知得f′(x)=a+lnx+1,故f′(a)=3,由此能求出a.
(2)由g(x)=
x+xlnx
x
+
9
2(x+1)
−k
=1+lnx+[92(x+1)−k(x>0),知g(x)=
1/x
9
2(x+1)2]=
(2x−1)(x−2)
2x(x+1)2
,(x>0),令g′(x)=0,解得x=
1
2
,或x=2,列表讨论能求出k的范围.
(3)由x+xlnx>t(x-1)在x>1时恒成立,即t<[x+xlnx−2/x−1]在x>1恒成立,令p(x)=[x +xlnx−2/x−1] (x>1),p(x)=
x−lnx−2
(x−1)2
,由此能够求出t的最大值.

(1)由已知得f′(x)=a+lnx+1,
故f′(e)=3,
即a+lne+1=3,
∴a=1.
(2)∵g(x)=
x+xlnx
x+
9
2(x+1)−k
=1+lnx+
9
2(x+1)−k(x>0),
∴g′(x)=
1
x−
9
2(x+1)2=
(2x−1)(x−2)
2x(x+1)2,(x>0)
令g′(x)=0,解得x=
1
2,或x=2,
列表如下
x (0,
1
2)
1
2 (
1
2,2) 2 (2,+∞)
g′(x) + 0 - 0 +
g(x) ↑ 极大值
4-ln2-k ↓ 极小值

5
2+ln2−k ↑由于x→0时,g(x)→-∞,x→+∞,g(x)→+∞,
要使g(x)仅有一个零点,则必须


4−ln2−k<0

5
2+ln2−k<0,或


5
2+ln2−k>0
4−ln2−k>0,
∴k>4-ln2,或k<
5
2+ln2,
∴k∈(−∞,
5
2+ln2)∪(4−ln2,+∞).
(3)由x+xlnx>t(x-1)在x>1时恒成立,
即t<
x+xlnx−2
x−1在x>1恒成立,
令p(x)=
x+xlnx
x−1(x>1),p′(x)=
x−lnx−2
(x−1)2,
令h(x)=x-lnx-2,x>1,
则h′(x)=1−
1
x=
x−1
x>0,
∴h(x)在(1,+∞)上单调增加,
∵h(3)=1-ln3<0,
h(4)=2-2ln2>0,
∴h(x)在(1,+∞)上在唯一实数根x0,且满足x0∈(3,4),
当x∈(1,x0)时,h(x)<0,∴p′(x)=
x−lnx−2
(x−1)2<0,
函数p(x)在(1,x0)上单调递减,
当x∈(x0,+∞)时,h(x)>0,∴p′(x)=
x−lnx−2
(x−1)2>0,
函数p(x)在(1,x0)上单调递增,
∴p(x)min=p(x0)=
x0(1+lnx0)
x0−1,
∵h(x0)=0,即x0-lnx0-2=0,
∴lnx0=x0-2.
∴p(x)min=p(x0)=
x0(1+lnx0)
x0−1=x0∈(3,4),
∴t<p(x)min=p(x0)=
x0(1+lnx0)
x0−1=x0∈(3,4),
故t的最大值为3.

点评:
本题考点: 利用导数研究曲线上某点切线方程;函数的零点;利用导数研究函数的极值;利用导数求闭区间上函数的最值.

考点点评: 此题考查学生会利用导数求切线上过某点切线方程的斜率,会利用导函数的正负确定函数的单调区间,会利用导数研究函数的极值,掌握导数在最大值、最小值问题中的应用,是一道难题.

1年前

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