已知函数f(x)=ax+x2-xlna(a>0且a≠1).

已知函数f(x)=ax+x2-xlna(a>0且a≠1).
(I)求函数f(x)的单调区间;
(Ⅱ)比较f(1)与f(-1)的大小;
(Ⅲ)若对任意x1,x2∈[-1,1],|f(x1)-f(x2)|≤e-1恒成立,求a的取值范围.
小小寒星 1年前 已收到1个回答 举报

pjdnlove 幼苗

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解题思路:(I)考虑由函数f′(x)正负求出的单调区间;(Ⅱ)令h(a)=f(1)-f(-1)=a-1a-2lna,通过研究h(a)的单调性得出h(a)的正负性,确定f(1)与f(-1)的大小关系;(Ⅲ)由(Ⅱ)知,当a>1时,f(x)max=f(1)=a+1-lna,由题意知,f(x)max-f(x)min≤e-1,即a+1-lna-1≤e-1,a-lna-e+1≤0,求得a∈(1,e].当0<a<1时,f(x)max=f(-1)=1a+1+lna,由题意知,f(x)max-f(x)min≤e-1,得a∈[1e,1).

(Ⅰ)f′(x)=axlna+2x-lna,令g(x)=f′(x)=axlna+2x-lna,则g′(x)=axln2a+2>0,∴g(x)为(-∞,+∞)上的增函数.
又∵g(0)=0,∴当x>0时,g(x)>g(0)=0,即f′(x)>0,当x<0时,g(x)<g(0)=0,即f′(x)<0.
∴函数f(x)的单调递增区间为(0,+∞),单调递减区间为(-∞,0).
(Ⅱ)f(1)-f(-1)=a+1-lna-[1/a]-1-lna=a-[1/a]-2lna,
设h(a)=a-[1/a]-2lna,则h′(a)=1+[1
a2-
2/a]=
a2−2a+1
a2=
(a−1)2
a2>0.
故h(a)在(0,1)上单调递增,在(1,+∞)上单调递增,
当a∈(0,1)时,h(a)<h(1)=0,即f(1)<f(-1),
当a∈(1,+∞)时,h(a)>h(1)=0,即f(1)>f(-1).
(Ⅲ)当x∈[-1,1]时,
由(Ⅰ)知,f(x)min=f(0)=1,f(x)max=max{f(-1),f(1)},
由(Ⅱ)知,当a>1时,f(x)max=f(1)=a+1-lna,
由题意知,f(x)max-f(x)min≤e-1,
即a+1-lna-1≤e-1,a-lna-e+1≤0,(a∈(1,+∞)).
设F(a)=a-lna-e+1,则F′(a)=1-[1/a]=[a−1/a]>0,
故F(a)在(1,+∞)单调递增.
又∵F(e)=e-1-e+1=0,由F(a)≤0,得a∈(1,e].①
当0<a<1时,f(x)max=f(-1)=[1/a]+1+lna,
由题意知,f(x)max-f(x)min≤e-1,
即[1/a]+1+lna-1≤e-1,也就是[1/a]+lna-e+1≤0,
设F(a)=[1/a]+lna-e+1,则F′(a)=-[1
a2+
1/a]=[a−1
a2<0,
故F(a)在(0,1)单调递减.
又∵F(
1/e])=e-1-e+1=0,由F(a)≤0,得a∈[[1/e],1).②
综合①②可得a∈[[1/e],1)∪(1,e].

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;利用导数研究曲线上某点切线方程.

考点点评: 本题是函数与导数综合题目,考查导数知识的综合运用,考查函数的单调性,恒成立问题,考查分析解决问题的能力.

1年前

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