已知函数f(x)=x−ax−(a+1)lnx (a∈R).

已知函数f(x)=x−
a
x
−(a+1)lnx(a∈R)

(Ⅰ)当0<a≤1时,求函数f(x)的单调区间;
(Ⅱ)是否存在实数a,使f(x)≤x恒成立,若存在,求出实数a的取值范围;若不存在,说明理由.
kagensea 1年前 已收到1个回答 举报

bjgtkj 幼苗

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解题思路:(Ⅰ)确定函数f(x)的定义域,求导函数,分类讨论,利用导数的正负确定取得函数的单调区间;
(Ⅱ)f(x)≤x恒成立可转化为a+(a+1)xlnx≥0恒成立,构造函数φ(x)=a+(a+1)xlnx,则只需φ(x)≥0在x∈(0,+∞)恒成立即可,求导函数,分类讨论,即可求出实数a的取值范围.

(Ⅰ)函数f(x)的定义域为(0,+∞),f′(x)=1+
a
x2−
a+1
x=
(x−a)(x−1)
x2…(2分)
(1)当0<a<1时,由f′(x)>0得,0<x<a或1<x<+∞,由f′(x)<0得,a<x<1
故函数f(x)的单调增区间为(0,a)和(1,+∞),单调减区间为(a,1)…(4分)
(2)当a=1时,f′(x)≥0,f(x)的单调增区间为(0,+∞)…(5分)
(Ⅱ)f(x)≤x恒成立可转化为a+(a+1)xlnx≥0恒成立,
令φ(x)=a+(a+1)xlnx,则只需φ(x)≥0在x∈(0,+∞)恒成立即可,…(6分)
求导函数可得:φ′(x)=(a+1)(1+lnx)
当a+1>0时,在x∈(0,
1
e)时,φ′(x)<0,在x∈(
1
e,+∞)时,φ′(x)>0
∴φ(x)的最小值为φ(
1
e),由φ(
1
e)≥0得a≥
1
e−1,
故当a≥
1
e−1时f(x)≤x恒成立,…(9分)
当a+1=0时,φ(x)=-1,φ(x)≥0在x∈(0,+∞)不能恒成立,…(11分)
当a+1<0时,取x=1,有φ(1)=a<-1,φ(x)≥0在x∈(0,+∞)不能恒成立,…(13分)
综上所述当a≥
1
e−1时,使f(x)≤x恒成立.…(14分)

点评:
本题考点: 利用导数求闭区间上函数的最值;利用导数研究函数的单调性.

考点点评: 本题考查导数知识的运用,考查函数的单调性,考查分类讨论的数学思想,考查恒成立问题,同时考查学生分析解决问题的能力,属于中档题.

1年前

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