已知f(x)=ax-lnx,x∈(0,e],g(x)=lnxx,其中e是自然常数,a∈R.(Ⅰ)讨论a=1时,f(x)的单调性

2024-11-30 04:52:28
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回答1:

(I)当a=1时,f(x)=x-lnx,x∈(0,e].
f(x)=1?

1
x
x?1
x

当0<x<1时,f′(x)<0,此时f(x)单调递减;
当1<x<e时,f′(x)>0,此时f(x)单调递增.
∴当x=1时,函数f(x)取得极小值,且f(1)=1.
(II)(1)由(I)可知:函数f(x)在区间(0,e]上的极小值也是最小值,∴f(x)min=1.
令h(x)=g(x)+
1
2
=
lnx
x
+
1
2
h(x)=
1?lnx
x2

当0<x<e时,h′(x)>0,h(x)在(0,e]上单调递增.
h(x)max=h(e)=
1
e
+
1
2
1
2
+
1
2
=1=f(x)min
∴当a=1时,f(x)>g(x)+
1
2

(2)假设存在实数a,使得f(x)=ax-lnx(x∈(0,e])由最小值3,f(x)=a?
1
x
=
ax?1
x

①当a≤0时,f′(x)<0,f(x)在(0,e]上单调递减,f(x)min=f(e)=ae-1=3,解得a=
4
e
,应舍去,此时不满足条件;
②当0<
1
a
<e时,f(x)在(0,
1
a
)上单调递减,在(
1
a
,e)
上单调递增,∴f(x)min=f(
1
a
)
=1+lna=3,解得a=e2,满足条件;
③当
1
a
>e
时,f′(x)<0,f(x)在(0,e]上单调递减,f(x)min=f(e)=ae-1=3,解得a=
4
e
,应舍去,此时不满足条件,此时f(x)无最小值.
综上可知:存在实数a=e2,使得当x∈(0,e]时,f(x)由最小值3.