已知函数f(x)=alnx+1x(a>0).(Ⅰ)求函数f(x)的单调区间和极值;(Ⅱ)已知对任意的x>0,ax(2-lnx)≤1恒成立,求实数a的取值范围;(Ⅲ)是否存在实数a使得函数f(x)在[1

题目简介

已知函数f(x)=alnx+1x(a>0).(Ⅰ)求函数f(x)的单调区间和极值;(Ⅱ)已知对任意的x>0,ax(2-lnx)≤1恒成立,求实数a的取值范围;(Ⅲ)是否存在实数a使得函数f(x)在[1

题目详情

已知函数f(x)=alnx+
1
x
(a>0)

(Ⅰ)求函数f(x)的单调区间和极值;
(Ⅱ)已知对任意的x>0,ax(2-lnx)≤1恒成立,求实数a的取值范围;
(Ⅲ)是否存在实数a使得函数f(x)在[1,e]上最小值为0?若存在,试求出a的值;若不存在,请说明理由.
题型:解答题难度:中档来源:不详

答案

(Ⅰ)函数的定义域为(0,+∞)
求导函数可得f′(x)=class="stub"a
x
-class="stub"1
x2
=class="stub"ax-1
x2

由f′(x)>0,可得x>class="stub"1
a
;由f′(x)<0,可得0<x<class="stub"1
a

∴函数f(x)的单调增区间为(class="stub"1
a
,+∞)
,单调减区间为(0,class="stub"1
a
)

x=class="stub"1
a
时,函数取得极大值为f(class="stub"1
a
)=-alna+a

(Ⅱ)已知对任意的x>0,ax(2-lnx)≤1恒成立,则
①2-lnx>0时,a≤class="stub"1
x(2-lnx)
恒成立
g(x)=class="stub"1
x(2-lnx)

g′(x)=class="stub"lnx-1
[x(2-lnx)]2

当lnx<1时,g′(x)<0,当1<lnx<2时,g′(x)>0,
∴lnx=1时,即x=e时,函数取得最小值为g(e)=class="stub"1
e

a≤class="stub"1
e

②2-lnx<0时,a≥class="stub"1
x(2-lnx)
恒成立
g(x)=class="stub"1
x(2-lnx)

g′(x)=class="stub"lnx-1
[x(2-lnx)]2

当2-lnx<0时,g′(x)>0,
∴函数在(e2,+∞)上单调增,函数无最大值,故此时a≥class="stub"1
x(2-lnx)
不恒成立;
∴实数a的取值范围是(-∞,class="stub"1
e
]

(Ⅲ)不存在a,使得函数f(x)在[1,e]上最小值为0
由(Ⅰ)知函数f(x)的单调增区间为(class="stub"1
a
,+∞)
,单调减区间为(0,class="stub"1
a
)

1≤class="stub"1
a
≤e
,即class="stub"1
e
≤a≤1
,则函数f(x)在[1,e]上最小值为f(class="stub"1
a
)=-alna+a
=0,
∴a=e,不满足题意
0<class="stub"1
a
<1
,即a>1,则函数f(x)在[1,e]上最小值为f(1)=1,不满足题意
综上知,不存在a,使得函数f(x)在[1,e]上最小值为0.

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