导数:
1.已知函数f?x??xlnx. (1)求函数f?x?的极值点;
(2)若直线l过点(0,—1),并且与曲线y?f?x?相切,求直线l的方程;
(3)设函数g?x??f?x??a?x?1?,其中a?R,求函数g?x?在?1,e?上的最小值.(其中e为自然对数的底数)
【答案】 解:(1)f??x??lnx?1,x>0.……………………1分
1,f??1
而f??x?x?x,>0?lnx+1>0?x>e<0?lnx?1<0?0<<e
?f?x??0,1????1,????
所以在?e?上单调递减,在?e?上单调递增.………………3分 x?1 所以e是函数f?x?的极小值点,极大值点不存在.…………………4分
(2)设切点坐标为
?x0,y0?,则y0?x0lnx0,切线的斜率为lnx0?1,
所以切线l的方程为
y?x0lnx0??lnx0?1??x?x0?.……………………5分
又切线l过点?0,?1?,所以有?1?x0lnx0??lnx0?1??0?x0?.
解得
x0?1,y0?0.
所以直线l的方程为y?x?1.………………………………………………7分 (3)g?x??xlnx?a?x?1?,则g??x??lnx?1?a.
g??x?<0?lnx?1?a<0?0<x<ea?1,g??x?>0?x>
ea?1, 所以g?x?在?0,ea?1?上单调递减,在?ea?1,???上单调递增.………………8分 ①当
ea?1?1,即a?1时,g?x?在?1,e?上单调递增, 所以g?x?在?1,e?上的最小值为g?1??0.………………………………………9分
②当1<ea?1<e,即1<a<2时,g?x?在?1,ea?1??1上单调递减,在?ea,e?上单调递增.
g?x?a?1在?1,e?上的最小值为g?e??a?ea?1.……………………………………10分
1
a?1e?e,即a?2时,g?x?在?1,e?上单调递减, ③当
所以g?x?在?1,e?上的最小值为g?e??e?a?ae.………………………………11分 综上,当a?1时,g?x?的最小值为0;当1<a<2时,g?x?的最小值为a?ea?1;
.…………………………………………12分 当a?2时,g?x?的最小值为a?e?aef(x)?2.已知函数
12ax?2x2, g(x)?lnx.
(Ⅰ)如果函数y?f(x)在[1,??)上是单调函数,求a的取值范围;
(Ⅱ)是否存在正实数a,使得函数
??x??g(x)1?f?(x)?(2a?1)(,e)x在区间e内有两个
不同的零点?若存在,请求出a的取值范围;若不存在,请说明理由.
【解析】(Ⅰ)当a?0时,f(x)?2x在[1,??)上是单调增函数,符合题意.……1分
当a?0时,y?f(x)的对称轴方程为
x??2a, ?2?1y?f(x)[1,??)a由于在上是单调函数,所以,解得a??2或a?0,
综上,a的取值范围是a?0,或a??2. …………………………4分
(Ⅱ)
??x??lnx?(ax?2)?(2a?1)x,
1,e??x??0??x?因在区间(e)内有两个不同的零点,所以,
1,e2ax?(1?2a)x?lnx?0e即方程在区间()内有两个不同的实根. …………5分
2H(x)?ax?(1?2a)x?lnx (x?0), 设
12ax2?(1?2a)x?1(2ax?1)(x?1)H?(x)?2ax?(1?2a)???xxx ………7分
? 令H(x)?0,因为a为正数,解得x?1或
x??12a(舍)
2
1x?(,1)e时, H?(x)?0, H(x)是减函数; 当
?当x?(1,e)时, H(x)?0,H(x)是增函数. …………………………8分 1,eH(x)为满足题意,只需在(e)内有两个不相等的零点, 故
?1?H(e)?0,??H(x)min?H?1??0,?H(e)?0,??
e2?e1?a?2e?1 ……………………………12分 解得
f(x)?lnx?ax?1?a?1x.
3.设函数
(Ⅰ)当a?1时,求曲线f(x)在x?1处的切线方程;
(Ⅱ)当
a?13时,求函数f(x)的单调区间;
(Ⅲ)在(Ⅱ)的条件下,设函数
g(x)?x2?2bx?512,若对于?x1?[1,2],?x2?[0,
1],使f(x1)≥g(x2)成立,求实数b的取值范围.
??),【解析】函数f(x)的定义域为(0,f?(x)?11?a?a?2xx (2分)
(Ⅰ)当a?1时,f(x)?lnx?x?1,∴f(1)??2, ∴f(x)在x?1处的切线方程为y??2
f?(x)?1?1?x,∴f(1)?0
(5分)
f?(x)??(Ⅱ)
x2?3x?23x2??(x?1)(x?2)3x2
(6分)
??∴当0?x?1,或x?2时,f(x)?0,当1?x?2时,f(x)?0
3
故当
a?12); 3时,函数f(x)的单调递增区间为(1,单调递减区间为(0,1),(2,??). (8分)
(Ⅲ)当
a?
1
(1,2)上为增函数,∴函数f(x)在[1,2]上 3时,由(Ⅱ)可知函数f(x)在
2?的最小值为f(1)?3
(9分)
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(0,e]上的最小值
?23(*) (10分)
又
g(x)?x2?2bx?55?(x?b)2?b2?1212,x?[0,1]
[g(x)]min?g(0)??52??123与(*)矛盾
①当b?0时,g(x)在[0,1]上为增函数,
②当0?b?1时,
[g(x)]min?g(b)??b2?552?b2???12,由123及0?b?1得,
1?b?12
③当b?1时,g(x)在[0,1]上为减函数,此时b?1
[g(x)]min?g(1)?7172?2b????12123,
(11分)
1[,??)b2综上,的取值范围是
4
4.设a?R,函数f(x)?lnx?ax. (1)讨论函数f(x)的单调区间和极值; (2)已知
x1?e(e?2.71828L)和x2是函数f(x)的两个不同的零点,
求a的值并证明:
x2?e.
f?(x)?11?ax?a?xx. ……………………2分
32【解析】在区间
?0,???上,
?0,???上的增函数,无极值; …………………4分 ?①若a?0,则f(x)?0,f(x)是区间
?②若a?0,令f(x)?0得:
x?1a.
1(0,)a上, f?(x)?0,函数f(x)是增函数; 在区间
1(,??)?在区间a上, f(x)?0,函数f(x)是减函数;
11f()?ln?1??lna?10,????f(x)aa在区间上, 的极大值为.
?0,???,无极值; …………………7分
综上所述,①当a?0时,f(x)的递增区间
11(0,)(,??)a,递减区间是a③当a?0时,f(x)的是递增区间,
1f()??lna?1函数f(x)的极大值为a. ……………………9分
11a??ae?02e. ……………………10分 (2) f(e)?0,∴2,解得:f(x)?lnx?∴
3212e. ……………………11分
x53e5e3352Qf(e)???0f(e)???0222222又,,?f(e)?f(e)?0 …………………13分
5