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设函数f(x)=lnx-ax+1?ax-1.(1)当a=1时,求曲线f(x)在x=1处的切线方程;(2)当a=13时,求函数f(x

答案:2  悬赏:30  手机版
解决时间 2021-02-12 20:05
设函数f(x)=lnx-ax+1?ax-1.(1)当a=1时,求曲线f(x)在x=1处的切线方程;(2)当a=13时,求函数f(x)的单调区间;(3)在(2)的条件下,设函数g(x)=x2-2bx-512,若对于?x1∈[1,2],?x1∈[0,1],使f(x1)≥g(x2)成立,求实数b的取值范围.
最佳答案
函数f(x)的定义域为(0,+∞),
f′(x)=
1
x -a-
1?a
x2
(1)当a=1时,f(x)=lnx-x-1,∴f(1)=-2,
f′(x)=
1
x -1,∴f′(1)=0
∴f(x)在x=1处的切线方程为y=-2.
(2)f′(x)=-
x2?3x+2
3x2 =-
(x?1)(x?2)
3x2 .
∴当0<x<1,或x>2时,f′(x)<0;                         
当1<x<2时,f′(x)>0.
当a=
1
3 时,函数f(x)的单调增区间为(1,2);单调减区间为(0,1),(2,+∞).
(3)当a=
1
3 时,由(2)可知函数f(x)在(1,2)上为增函数,
∴函数f(x)在[1,2]上的最小值为f(1)=-
2
3
若对于?x1∈[1,2],?x2∈[0,1]使f(x1)≥g(x2)成立
?g(x)在[0,1]上的最小值不大于f(x)在[1,2]上的最小值(*)                    
又g(x)=x2-2bx-
5
12 =(x-b)2-b2-
5
12 ,x∈[0,1],
①当b<0时,g(x)在[0,1]上为增函数,
[g(x)]min=g(0)=-
5
12 >-
2
3 与(*)矛盾                 
②当0≤b≤1时,[g(x)]min=g(b)=-b2-
5
12 ,
由-b2-
5
12 ≤?
2
3 及0≤b≤1,得,
1
2 ≤b≤1;                                       
③当b>1时,g(x)在[0,1]上为减函数,
[g(x)]min=g(1)=
7
12 -2b≤?
2
3 及b>1得b>1.
综上,b的取值范围是[
1
2 ,+∞).
全部回答
解答:(ⅰ)解:当a=1时,f(x)=lnx-x-1,f′(x)= 1 x ?1, ∵点(1,-2)在函数图象上, ∴在点(1,-2)的切线斜率为k=f′(1)=0, ∴所求切线方程为y=-2; (ⅱ)解:∵f(x)=lnx?ax+ 1?a x ?1(a∈r), ∴f′(x)= 1 x ?a? 1?a x2 =? ax2?x+1?a x2 ,x∈(0,+∞), 令h(x)=ax2-x+1-a,x∈(0,+∞), 当a≥ 1 2 时,由f′(x)=0,则ax2-x+1-a=0,解得x1=1,x2= 1 a ?1, ①当a= 1 2 时,x1=x2,h(x)≥0恒成立,此时f′(x)≤0,函数f(x)在(0,+∞)上单调递减; ②当 1 2 <a<1时,0< 1 a ?1<1, x∈(0, 1 a ?1)时,h(x)>0,此时f′(x)<0,函数f(x)单调递减; x∈( 1 a ?1,1)时,h(x)<0,此时f′(x)>0,函数f(x)单调递增; x∈(1,+∞)时,h(x)>0,此时f′(x)<0,函数f(x)单调递减;       ③当a≥1时,由于 1 a ?1≤0, x∈(0,1)时,h(x)<0,此时f′(x)>0,函数f(x)单调递增; x∈(1,+∞)时,h(x)>0,此时f′(x)<0,函数f(x)单调递减; 综上所述: 当a= 1 2 时,函数f(x)在(0,+∞)上单调递减; 当 1 2 <a<1时,函数f(x)在(0, 1 a ?1)上单调递减,在( 1 a ?1,1)上单调递增,在(1,+∞)上单调递减; 当a≥1时,函数f(x)在(0,1)上单调递增,在(1,+∞)上单调递减;        (ⅲ)证明:由已知得g(x)=lnx-ax,k= g(x2)?g(x1) x2?x1 = lnx2?lnx1 x2?x1 ?a, 令φ(x)=g′(x)?k= 1 x ? lnx2?lnx1 x2?x1 , 则φ(x1)= 1 x1 ? lnx2?lnx1 x2?x1 = 1 x2?x1 ( x2 x1 ?1?ln x2 x1 ), φ(x2)= 1 x2 ? lnx2?lnx1 x2?x1 =? 1 x2?x1 ( x1 x2 ?1?ln x1 x2 ), 令f(t)=t-1-lnt,则f′(t)=1? 1 t = t?1 t (t>0), 当0<t<1时,f′(t)<0,f(t)单调递减; 当t>1时,f′(t)>0,f(t)单调递增. 故当t≠1时,f(t)>f(1)=0,即t-1-lnt>0. 从而 x2 x1 ?1?ln x2 x1 >0, x1 x2 ?1?ln x1 x2 >0, ∴φ(x1)>0,φ(x2)<0. ∵函数φ(x)在区间(x1,x2)上的图象是连续不断的一条曲线, ∴存在x0∈(x1,x2),使φ(x0)=0, ∴g′(x0)=k成立.
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