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已知函数f(x)=ax-1-lnx(a∈R).(1)讨论函数f(x)在定义域内的极值点的个数;(2)若函数f(x)在x

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解决时间 2021-02-01 07:32
已知函数f(x)=ax-1-lnx(a∈R).(1)讨论函数f(x)在定义域内的极值点的个数;(2)若函数f(x)在x=1处取得极值,对?x∈(0,+∞),f(x)≥bx-2恒成立,求实数b的取值范围;(3)当x>y>e-1时,求证:ex?y>ln(x+1)ln(y+1).
最佳答案
(Ⅰ)f′(x)=a?
1
x =
ax?1
x ,
当a≤0时,f'(x)<0在(0,+∞)上恒成立,
函数f(x)在(0,+∞)单调递减,
∴f(x)在(0,+∞)上没有极值点;
当a>0时,f'(x)<0得0<x<
1
a ,f'(x)>0得x>
1
a ,
∴f(x)在(0,
1
a )上递减,在(
1
a ,+∞)上递增,
即f(x)在x=
1
a 处有极小值.
∴当a≤0时f(x)在(0,+∞)上没有极值点,
当a>0时,f(x)在(0,+∞)上有一个极值点.(4分)
(注:分类讨论少一个扣一分.)
(Ⅱ)∵函数f(x)在x=1处取得极值,∴a=1,…(5分)
∴f(x)≥bx?2?1+
1
x ?
lnx
x ≥b,…(6分)
令g(x)=1+
1
x ?
lnx
x ,可得g(x)在(0,e2]上递减,在[e2,+∞)上递增,…(8分)
∴g(x)min=g(e2)=1?
1
e2 ,即b≤1?
1
e2 .(9分)
(Ⅲ)证明:ex?y>
ln(x+1)
ln(y+1) ?
ex
ln(x+1) >
ey
ln(y+1) ,(10分)
令g(x)=
ex
ln(x+1) ,
则只要证明g(x)在(e-1,+∞)上单调递增,
又∵g′(x)=
ex[ln(x+1)?
1
x+1 ]
ln2(x+1) ,
显然函数h(x)=ln(x+1)?
1
x+1 在(e-1,+∞)上单调递增.(12分)
∴h(x)>1?
1
e >0,即g'(x)>0,
∴g(x)在(e-1,+∞)上单调递增,

ex
ln(x+1) >
ey
ln(y+1) ,
∴当x>y
全部回答
函数定义域为x>0,对函数f(x)求导得 f'(x)=a-1/x 极值点为f'(x)=0=a-1/x,即x=1/a (1)讨论: 当a≤0时,f'(x)<0恒成立,即函数单调递减,无极值点 当a>0时,f(x)在x=1/a处取得极值,即极值点个数为1个 (2)函数在x=1处取得极值,则a=1,f(x)=x-1-lnx f(x)≥bx-2恒成立,即(1-b)x+1≥lnx恒成立 即直线y=(1-b)x+1始终在曲线u=lnx的上方 直线过定点(0,1),始终在曲线上方,则二者无交点 首先,直线斜率1-b必然大于0,否则必与曲线有交点,即有b<1 其次,直线斜率必大于曲线过点(0,1)的切线斜率,否则也有交点 对曲线求导得u'=1/x,即切线斜率为u'=1/x 设切点为p(m,n),则有u'(m)=1/m=(n-1)/m=>n=2 u(m)=lnm=n=2=>m=e² 直线斜率大于曲线斜率,则有1-b>1/m=1/e²,解得b<1-1/e² ∴实数b的取值范围为b<1-1/e² (3)e-1<y<x=>x-y>0,x+1>y+1>e ln(x+1)>ln(y+1)>1,e^(x-y)>1 令g(t)=e^t/ln(t+1),则g'(t)=e^t[ln(t+1)-1/(t+1)]/ln²(t+1) 由于ln(t+1)-1/(t+1)=[(t+1)ln(t+1)-1]/(t+1) 在t+1>e时,有(t+1)ln(t+1)-1>0,∴g'(t)>0此时恒成立 ∴g(t)在t+1>e时为增函数 ∴当x>y>e-1时,有g(x)>g(y) 即e^x/ln(x+1)>e^y/ln(y+1) 两边同乘以e^(-y)*ln(x+1)即可得 e^(x-y)>{ln(x+1)}/{ln(y+1)}
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