已知函数f(x)=lnx-ax.(1)当a>0时,判断f(x)在定义域内的单调性;(2)若f(x)在[1,e]上的最小
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解决时间 2021-02-03 13:41
- 提问者网友:王者佥
- 2021-02-03 00:55
已知函数f(x)=lnx-ax.(1)当a>0时,判断f(x)在定义域内的单调性;(2)若f(x)在[1,e]上的最小值为32,求实数a的值;(3)试求实数a的取值范围,使得在区间(1,+∞)上,函数y=x2的图象恒在函数f(x)的图象的上方.
最佳答案
- 五星知识达人网友:一叶十三刺
- 2021-02-03 01:21
(1)f′(x)=
1
x +
a
x2 =
x+a
x2 (x>0),
当a>0时,f(x)>0恒成立,
故f(x)在(0,+∞)上是单调递增函数;
(2)由f′(x)=0,得x=-a,
①当a≥-1时,f′(x)≥0在[1,e]上恒成立,f(x)在[1,e]上为增函数,
f(x)min=f(1)=-a=
3
2 ,解得a=-
3
2 (舍);
②当a≤-e时,f′(x)≤0在[1,e]上恒成立,f(x)在[1,e]上为减函数,
则f(x)min=f(e)=1-
a
e =
3
2 ,得a=-
e
2 (舍),
③当-e<a<-1时,由f(x)=0,得x0=-a,
当1<x<x0时,f′(x)<0,f(x)在[1,x0]上为减函数,
当x0<x<e时,f′(x)>0,f(x)在[x0,e]上为增函数;
∴f(x)min=f(-a)=ln(-a)+1+
3
2 ,得a=-
e ,
综上,a=-
e ;
(3)由题意得x2>lnx-
a
x 在(1,+∞)上恒成立,即a>xlnx-x3在(1,+∞)上恒成立,
设g(x)=xlnx-x3(x>1),则g′(x)=lnx-3x2+1,
令h(x)=lnx-x3+1,则h′(x)=
1
x -6x,
当x>1时,h′(x)<0恒成立,
∴h(x)=g′(x)=lnx-3x2+1在(1,+∞)上为减函数,
则g′(x)<g′(1)=-2<0,
所以,g(x)在(1,+∞)上为减函数,
∴g(x)<g(1)=-1,
故a≥-1.
1
x +
a
x2 =
x+a
x2 (x>0),
当a>0时,f(x)>0恒成立,
故f(x)在(0,+∞)上是单调递增函数;
(2)由f′(x)=0,得x=-a,
①当a≥-1时,f′(x)≥0在[1,e]上恒成立,f(x)在[1,e]上为增函数,
f(x)min=f(1)=-a=
3
2 ,解得a=-
3
2 (舍);
②当a≤-e时,f′(x)≤0在[1,e]上恒成立,f(x)在[1,e]上为减函数,
则f(x)min=f(e)=1-
a
e =
3
2 ,得a=-
e
2 (舍),
③当-e<a<-1时,由f(x)=0,得x0=-a,
当1<x<x0时,f′(x)<0,f(x)在[1,x0]上为减函数,
当x0<x<e时,f′(x)>0,f(x)在[x0,e]上为增函数;
∴f(x)min=f(-a)=ln(-a)+1+
3
2 ,得a=-
e ,
综上,a=-
e ;
(3)由题意得x2>lnx-
a
x 在(1,+∞)上恒成立,即a>xlnx-x3在(1,+∞)上恒成立,
设g(x)=xlnx-x3(x>1),则g′(x)=lnx-3x2+1,
令h(x)=lnx-x3+1,则h′(x)=
1
x -6x,
当x>1时,h′(x)<0恒成立,
∴h(x)=g′(x)=lnx-3x2+1在(1,+∞)上为减函数,
则g′(x)<g′(1)=-2<0,
所以,g(x)在(1,+∞)上为减函数,
∴g(x)<g(1)=-1,
故a≥-1.
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- 1楼网友:千杯敬自由
- 2021-02-03 02:06
(1)任取x1,x2∈(0, ∞),且x1x1>0 ∴00
∴ln(x1/x2) a(x1-x2)/x1x2<0,
得f(x1)x1>0 ∴00时: 判定a>0的取值对于f(x)的单调性的变化
∴ln(x1/x2) a(x1-x2)/x1x2<0,
得f(x1)0,
得f(x1)>f(x2)
∴f(x)是(0, ∞)上的减函数.
(c)判定:当a=0时 判定a=0的取值对于f(x)的单调性的变化
∴ln(x1/x2) a(x1-x2)/x1x2=0,
得f(x1)=f(x2)
∴此时无法判定f(x)的单调性
但是把a=0代入原式得到:
.f(x)=lnx-a/x=lnx
直接对数函数可以得到
f(x)是(0, ∞)上的增函数.
从而根据上面得到:f(x)在[1,e]上的最小值
(a)判定:当a>0时:
f(x)是(0, ∞)上的增函数.
f(x)在[1,e]上的最小值为f(1)=ln1-a/1=-a
(b)判定:当a<0时:
f(x)是(0, ∞)上的减函数.
f(x)在[1,e]上的最小值为f(e)=lne-a/e=1-a/e
(c)判定:当a=0时
f(x)是(0, ∞)上的增函数.
f(x)在[1,e]上的最小值为f(1)=ln1-0/1=0
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