题目内容
【题目】已知函数f(x)=xe2x﹣lnx﹣ax.
(1)当a=0时,求函数f(x)在[ ,1]上的最小值;
(2)若x>0,不等式f(x)≥1恒成立,求a的取值范围;
(3)若x>0,不等式f( )﹣1≥ e + 恒成立,求a的取值范围.
【答案】
(1)解:a=0时,f(x)=xe2x﹣lnx,
∴ , ,
∴函数f′(x)在(0,+∞)上是增函数,
又函数f′(x)的值域为R,
故x0>0,使得f′(x0)=(2x0+1)e ﹣ =0,
又∵ ,∴ ,∴当x∈[ ]时,f′(x)>0,
即函数f(x)在区间[ ,1]上递增,∴
(2)解: ,
由(1)知函数f′(x)在(0,+∞)上是增函数,且x0>0,使得f′(x0)=0,
进而函数f(x)在区间(0,x0)上递减,在(x0,+∞)上递增,
﹣lnx0﹣ax0,
由f′(x0)=0,得:(2x0+1)e ﹣ ﹣a=0,
∴ ,∴f(x0)=1﹣lnx0﹣2x02 ,
∵x>0,不等式f(x)≥1恒成立,
∴1﹣lnx0﹣2x02e ≥1,∴lnx0+2x02 ≤0,
设h(x0)=lnx0+2x e ,则h(x0)为增函数,且有唯一零点,设为t,
则h(t)=lnt+2t2e2t=0,则﹣lnt=2t2e2t,即 ,
令g(x)=xex,则g(x)单调递增,且g(2t)=g( ),
则2t=ln ,即 ,
∵a=(2x0+1) ﹣ 在(0,t]为增函数,
则当x0=t时,a有最大值, = ,
∴a≤2,∴a的取值范围是(﹣∞,2]
(3)解:由f( )﹣1≥ ,
得 ,
∴xlnx﹣x﹣a≥ ,∴a 对任意x>0成立,
令函数g(x)=xlnx﹣x﹣ ,∴ ,
当x>1时,g′(x)>0,当0<x<1时,g′(x)<0,
∴当x=1时,函数g(x)取得最小值g(1)=﹣1﹣ =﹣1﹣ ,
∴a≤﹣1﹣ .
∴a的取值范围是(﹣∞,﹣1﹣ )
【解析】(1)a=0时, , ,由此利用导数性质能求出函数f(x)在[ ,1]上的最小值.
(2) ,函数f(x)在区间(0,x0)上递减,在(x0,+∞)上递增,由x>0,不等式f(x)≥1恒成立,得lnx0+2x02 ≤0,由此能求出a的取值范围.
(3)由f( )﹣1≥ ,得a 对任意x>0成立,令函数g(x)=xlnx﹣x﹣ ,则 ,由此利用导数性质能求出a的取值范围.
【考点精析】掌握利用导数研究函数的单调性和函数的最大(小)值与导数是解答本题的根本,需要知道一般的,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.