题目内容
【题目】函数f(x)定义在(0,+∞)上,f(1)=0,导函数f′(x)= v,g(x)=f(x)+af′(x).
(1)若a<0,试判断g(x)在定义域内的单调性;
(2)若g(x)在[1,e]上的最小值为 ,求a的值;
(3)证明:当a≥1时,g(x)>ln(x+1)在(0,+∞)上恒成立.
【答案】
(1)解:由题设易知f(x)=lnx,∴g(x)=lnx+ ,g(x)的定义域为(0,+∞),
且g′(x)= .∵a<0,∴g′(x)>0,
故g(x)在(0,+∞)上是单调递增函数.
(2)解:①若a≤1,则x﹣a≥0,即f′(x)≥0在[1,e]上恒成立,
此时g(x)在[1,e]上为增函数,
∴g(x)min=g(1)=a= >1 (舍去).
②若a≥e,则x﹣a≤0,则g′(x)≤0在[1,e]上恒成立,
此时g(x)在[1,e]上为减函数,
∴g(x)min=g(e)=1+ = ,∴a= <e (舍去).
③若1<a<e,令g′(x)=0得x=a,
当1<x<a时,g′(x)<0,∴f(x)在(1,a)上为减函数;
当a<x<e时,g′(x)>0,∴f(x)在(a,e)上为增函数,
∴g(x)min=g(a)=lna+1= ,∴a= .
综上所述,a= .
(3)证明:令函数h(x)=(x﹣1)﹣lnx(x>0),
x>1时,h′(x)>0,又在x=1处连续,
∴x∈[1,+∞)时,为增函数,∵ ,
∴ ,即: ,
整理得: ,
又当a≥1时,有 ,命题得证.
法二:可探究“g(x)>ln(x+1)在(0,+∞)上恒成立”的充要条件是“a≥1”.
由g(x)>ln(x+1)得: ,令 ,
利用导数与极限知识,可求h(x)的最大值.
【解析】(1)求出函数的导数,判断出导函数的符号,从而求出函数的单调性;(2)讨论a的范围,得到函数的单调区间,从而表示出函数在闭区间上的最小值,求出a的值即可;(3)法一:令函数h(x)=(x﹣1)﹣lnx(x>0),求出函数的导数,根据函数的单调性证明即可;法二:分离参数证明即可.
【考点精析】通过灵活运用利用导数研究函数的单调性和函数的最大(小)值与导数,掌握一般的,函数的单调性与其导数的正负有如下关系: 在某个区间内,(1)如果,那么函数在这个区间单调递增;(2)如果,那么函数在这个区间单调递减;求函数在上的最大值与最小值的步骤:(1)求函数在内的极值;(2)将函数的各极值与端点处的函数值,比较,其中最大的是一个最大值,最小的是最小值即可以解答此题.