已知函数f(x)=[lnx/x+a](a∈R),曲线y=f(x)在点(1,f(1))处的切线方程为y=x-1.

已知函数f(x)=[lnx/x+a](a∈R),曲线y=f(x)在点(1,f(1))处的切线方程为y=x-1.
(1)求实数a的值,并求f(x)的单调区间;
(2)试比较20142015与20152014的大小,并说明理由;
(3)是否存在k∈Z,使得kx>f(x)+2对任意x>0恒成立?若存在,求出k的最小值;若不存在,请说明理由.
marlboroym 1年前 已收到1个回答 举报

妖精368 幼苗

共回答了23个问题采纳率:87% 举报

解题思路:(1)由求导公式求出导数,再由切线的方程得f′(1)=1,列出方程求出a的值,代入函数解析式和导数,分别求出f′(x)>0、f′(x)<0对应的x的范围,即求出函数f(x)的单调区间;
(2)解法一:根据函数f(x)的单调性得:[ln2014/2014]>[ln2015/2015],由对数的运算律、单调性化简即可,
解法二:将
20152014
20142015
化为:(
2015
2014
)
2014
×
1
2014
,由二项式定理化简(
2015
2014
)
2014
=(1+
1
2014
)
2014
,再由放缩法和裂项相消法进行化简;
(3)先将kx>f(x)+2分离出k:k>
lnx
x2
+
2
x
,构造函数g(x)=[lnxx2+
2/x],再求出此函数的导数g′(x)并化简,再构造函数并二次求导,通过特殊函数值的符号,确定函数零点所在的区间,列出表格判断出g(x)的单调性,从而求出g(x)的最大值,再由自变量的范围确定出g(x)的最大值的范围,从而求出满足条件的k的最小值.

(1)依题意,f′(x)=

x+a
x−lnx
(x+a)2(x>0),(1分)
所以f′(1)=
1+a
(1+a)2=[1/1+a],
由切线方程得f′(1)=1,即[1/1+a]=1,解得a=0,
此时f(x)=
lnx
x(x>0),f′(x)=
1−lnx
x2,(3分)
令f′(x)>0得,1-lnx>0,解得0<x<e;
令f′(x)<0得,1-lnx<0,解得x>e,
所以f(x)的增区间为(0,e),减区间为(e,+∞).(5分)
(2)解法一:
由(1)知,函数f(x)在(e,+∞)上单调递减,所以f(2014)>f(2015),
即[ln2014/2014]>[ln2015/2015],则2015ln2014>2014ln2015,
所以ln20142015>ln20152014,即20142015>20152014(9分)
解法二:

20152014
20142015=(
2015
2014)2014×
1
2014,
因为(
2015
2014)2014=(1+
1
2014)2014
=1+1+
C22014(
1
2014)2+
C32014(
1
2014)3+…+
C20142014(
1
2014)2014
<2+[1/2!+
1
3!+…+
1
2014!]
<2+[1/1×2+
1
2×3+…+
1
2013×2014]
<2+(1-[1/2])+([1/2−
1
3])+…+([1/2013]-[1/2014])
=3-[1/2014]<3,
所以
20152014
20142015<
3
2014<1,所以20142015>20152014.(9分)
(3)若kx>f(x)+2对任意x>0恒成立,则k>
lnx
x2+
2
x,
记g(x)=[lnx
x2+
2/x],只需k>g(x)max
又g′(x)=
1−2lnx
x3−
2
x2=[1−2x−2lnx
x3,(10分)
记h(x)=1-2x-2lnx(x>0),则h′(x)=−2−
2/x<0,
所以h(x)在(0,+∞)上单调递减.
又h(1)=-1<0,h(

2
2)=1−
2−2ln

2
2]=1-
2+ln2>1-[3/2]+ln2=ln
2

e>0,
所以存在唯一x0∈(

2
2,1),使得h(x0)=0,即1-2x0-2lnx0=0,(11分)
当x>0时,h(x)、g′(x)、g(x)的变化情况如下:

x(0,x0)x0(x0,+∞)
h(x)+0-
g′(x)+0-
g(x)↗极大值↘(12分)
所以g(x)max=g(x0)=
2x0+lnx0
x02,
又因为1-2x0-2lnx0=0,所以2x0+2lnx0=1,
所以g(x0)=
(2x0+lnx0)+2x0
2x02=
1+2x0
2x02=[1/2•(
1
x0)2+
1
x0],
因为x0∈(

2
2,1),所以
1
x0∈(1,
2),所以
3
2<g(x0)<1+
2,(13分)
又g(x)max≥g(1)=2,所以2≤g(x0)<1+
2,
因为k>g(x)max,即k>g(x0),且k∈Z,故k的最小整数值为3.
所以存在最小整数k=3,使得kx>f(x)+2对任意x>0恒成立.(14分)

点评:
本题考点: 利用导数研究曲线上某点切线方程;导数在最大值、最小值问题中的应用.

考点点评: 本题考查导数的几何意义,导数与函数的单调性、最值之间的关系,恒成立问题转化为求函数的最值,以及构造法、二次求导判断函数的单调性,考查分析问题、解决问题的能力,化简计算能力.

1年前

10
可能相似的问题
Copyright © 2024 YULUCN.COM - 雨露学习互助 - 16 q. 0.018 s. - webmaster@yulucn.com