已知函数f(x)=xlnx;(Ⅰ)函数g(x)=-ax+f(x)的单调区间;(Ⅱ)若k∈Z,且f(x)+x-k(x-1)

已知函数f(x)=xlnx;
(Ⅰ)函数g(x)=-ax+f(x)的单调区间;
(Ⅱ)若k∈Z,且f(x)+x-k(x-1)>0对任意x>1恒成立,求k的最大值.
小图ww 1年前 已收到1个回答 举报

红色外套5 幼苗

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解题思路:(Ⅰ)利用导数运算法则求出导函数,令导函数小于0求出x的范围与定义域的公共范围是函数的单调递减区间,令导函数大于0求出x的范围与定义域的公共范围是函数的单调递增区间;
(Ⅱ)把函数f(x)的解析式代入f(x)+x-k(x-1)>0,整理后得k<[x•lnx+x/x−1],问题转化为对任意x∈(1,+∞),k<[x•lnx+x/x−1]恒成立,求正整数k的值.设函数h(x)=[x•lnx+x/x−1],求其导函数,得到其导函数的零点x0位于(3,4)内,且知此零点为函数h(x)的最小值点,经求解知h(x0)=x0,从而得到k<x0,则正整数k的最大值可求..

(Ⅰ)由于函数g′(x)=(-ax)′+f′(x)=-a+1+lnx,其定义域为(0,+∞)
令g′(x)>0,x>ea-1,令g′(x)<0,0<x<ea-1
则函数g(x)的单调增区间为(ea-1,+∞),
函数g(x)的单调减区间为(0,ea-1);
(Ⅱ))因为f(x)=xlnx,所以f(x)+x-k(x-1)>0对任意x>1恒成立,
即k(x-1)<x+xlnx,
因为x>1,
也就是k<[x•lnx+x/x−1]对任意x>1恒成立.
令h(x)=[x•lnx+x/x−1],
则h′(x)=
x−lnx−2
(x−1)2,
令φ(x)=x-lnx-2(x>1),
则φ′(x)=1−
1
x=
x−1
x>0,
所以函数φ(x)在(1,+∞)上单调递增.
因为φ(3)=1-ln3<0,φ(4)=2-2ln2>0,
所以方程φ(x)=0在(1,+∞)上存在唯一实根x0,且满足x0∈(3,4).
当1<x<x0时,φ(x)<0,
即h′(x)<0,当x>x0时,φ(x)>0,即h′(x)>0,
所以函数h(x)=[x•lnx+x/x−1]在(1,x0)上单调递减,
在(x0,+∞)上单调递增.
所以[h(x)]min=h(x0)=
x0(1+inx0)
x0−1=
x0(1+x0−2)
(x0−1)=x0∈(3,4).
所以k<[g(x)]min=x0
因为x0∈(3,4).
故整数k的最大值是3.

点评:
本题考点: 利用导数研究函数的单调性;函数恒成立问题.

考点点评: 本题考查了利用导数研究函数的单调区间,考查了数学转化思想,解答此题的关键是,在求解(Ⅱ)时如何求解函数h(x)的最小值,学生思考起来有一定难度.

1年前

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