已知函数f(x)=ax2+xe−lnx(其中a为常数,e为自然对数的底数).

已知函数f(x)=ax2+
x
e
−lnx
(其中a为常数,e为自然对数的底数).
(Ⅰ)当a=[1/2]时,判断函数f(x)的单调性并写出其单调区间;
(Ⅱ)当a>0时,求证:f(x)=0没有实数解.
ee老ee 1年前 已收到1个回答 举报

yfzyang 幼苗

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解题思路:(Ⅰ)由条件知函数f(x)的定义域是(0,+∞),求出f(x)的导数,根据f′(x)>0求得的区间是单调增区间,f′(x)<0求得的区间是单调减区间,(II)令g(x)=ax+1e(x>0),h(x)=lnxx(x>0),当a>0时,f(x)>1e,h′(x)=1−lnxx2(x>0),令h′(x)>0,可得出h(x)在(0,e)上为增函数,(e,+∞)上为减函数,从而得出h(x)最大值,最终得到即f(x)=ax2+xe−lnx>0恒成立,从而f(x)=0无解.或者设f (x)的极小值点为x0,利用其最小值f(x0)=ax02+x0e−lnx0恒大于0即可证得f(x)=0没有实数解.

(Ⅰ)因为x>0,
当a=[1/2]时,f′(x)=2ax+
1
e−
1
x=x+
1
e−
1
x=
ex2+x−e
ex,
令f'(x)>0,所以x>
−1+
1+4e2
2e,
令f'(x)<0,所以0<x<
−1+
1+4e2
2e;
所以函数f(x)的单调增区间为(
−1+
1+4e2
2e,+∞);
单调减区间为(0,
−1+
1+4e2
2e).-------------------------------------(7分)

(Ⅱ)解一:令g(x)=ax+
1
e(x>0),h(x)=
lnx
x(x>0)
当a>0时,g(x)>
1
e----------------------------------------------------------(10分)h′(x)=
1−lnx
x2(x>0)
令h'(x)>0,则x∈(0,e)
所以h(x)在(0,e)上为增函数,在(e,+∞)上为减函数,
所以h(x)max=h(e)=[1/e]---------------------------------------------------------------(13分)
所以x>0时,g(x)>h(x)恒成立,即ax+
1
e>
lnx
x
即ax+
1
e>
lnx
x,f(x)=ax2+
x
e−lnx>0恒成立,
所以f (x)=0无解.----------------------------------------------------------------------(15分)
解二:设f (x)的极小值点为x0,则f(x0)=ax02+
x0
e−lnx0,
令g(x0)=
x0
e−lnx0,则g'(x0)=[1/e−
1
x0],---------------------------------(10分)
当x0>e 时,g'(x0)>0,
当x0<e 时,g'(x0)<0,
所以g(x0min=g(e)=0,即
x0
e−lnx0>0,------------------------------------------(13分)
故f(x0)=ax02+
x0
e−lnx0>0恒成立.
所以f (x)=0无解.-------------------------------------------------(15分)

点评:
本题考点: 利用导数研究函数的极值;利用导数研究函数的单调性.

考点点评: 本题主要考查用导数法研究函数的单调性,基本思路是:当函数为增函数时,导数大于等于零;当函数为减函数时,导数小于等于零,已知单调性求参数的范围往往转化为求相应函数的最值问题.

1年前

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