已知函数f(x)=(2-a)(x-1)-2lnx,g(x)=xe1-x(a∈R,e为自然对数的底)

已知函数f(x)=(2-a)(x-1)-2lnx,g(x)=xe1-x(a∈R,e为自然对数的底)
(Ⅰ)求f(x)的单调区间;
(Ⅱ)若对任意给定的x0∈(0,e],在区间(0,e]上总存在两个不同的xi(i=1,2),使得f(xi)=g(x0)成立,求a的取值范围.
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百事先生 花朵

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解题思路:(Ⅰ)首先求出函数的导数,然后根据导数与单调区间的关系确定函数的单调区间,
(II)根据)若对任意给定的x0∈(0,e],在区间(0,e]上总存在两个不同的xi(i=1,2),使得f(xi)=g(x0)成立,得到函数f(x)在区间(0,e]上不单调,并且有
f(
2
2−a
)=a−2ln
2
2−a
≤0
f(e)=(2−a)(e−1)−2≥1
,从而求得a的取值范围.

(Ⅰ)∵f′(x)=(2−a)−
2
x,(x>0),
∴(1)当2-a≤0即a≥2时f'(x)<0恒成立.
(2)当2-a>0即a<2时,由f'(x)<0,得0<x<
2
2−a;
由f'(x)>0,得x>
2
2−a.
因此:当a≥2时函数f(x)的单调减区间是(0,+∞);
当a<2时,函数f(x)的单调减区间是(0,
2
2−a),单调增区间是(
2
2−a,+∞)
(II)∵g'(x)=(1-x)e1-x
∴g(x)在(0,1)上单调递增,在(1,e]上单调递减,
又因为g(0)=0,g(1)=1,g(e)=e2-e>0,
∴g(x)在(0,e]上的值域为(0,1].
由(Ⅰ)知当a≥2时函数f(x)在区间(0,e]上单调递减,不合题意,
∴a<2,并且0<
2
2−a<e,即a<2−
2
e①
∵x→0时f(x)→+∞,故对任意给定的x0∈(0,e],在区间(0,e]上总存在两个不同xi(i=1,2),
使得f(xi)=g(x0)成立,当且仅当a满足

f(
2
2−a)=a−2ln
2
2−a≤0
f(e)=(2−a)(e−1)−2≥1,
注意到f(1)=0,故只要f(e)=(2-a)(e-1)-2≥1,即a≤2−
3
e−1②
由①②知,所求的a得取值范围是(−∞,2−
3
e−1]

点评:
本题考点: 利用导数研究函数的单调性.

考点点评: 此题是个难题.考查利用导数研究函数的单调性,和求函数的最值问题,体现了分类讨论和数形结合以及题意的理解与转化的思想.特别是问题(2)的设置,考查了学生创造性分析解决问题的能力.

1年前

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