题目内容
【题目】已知f(x)=a(x﹣lnx)+ ,a∈R.
(I)讨论f(x)的单调性;
(II)当a=1时,证明f(x)>f′(x)+ 对于任意的x∈[1,2]成立.
【答案】解:(Ⅰ)解:由f(x)=a(x﹣lnx)+ ,
得f′(x)=a(1﹣ )+
= = (x>0).
若a≤0,则ax2﹣2<0恒成立,
∴当x∈(0,1)时,f′(x)>0,f(x)为增函数,
当x∈(1,+∞)时,f′(x)<0,f(x)为减函数;
当a>0,若0<a<2,当x∈(0,1)和( ,+∞)时,f′(x)>0,f(x)为增函数,
当x∈(1, )时,f′(x)<0,f(x)为减函数;
若a=2,f′(x)≥0恒成立,f(x)在(0,+∞)上为增函数;
若a>2,当x∈(0, )和(1,+∞)时,f′(x)>0,f(x)为增函数,
当x∈( ,1)时,f′(x)<0,f(x)为减函数;
(Ⅱ)解:∵a=1,
令F(x)=f(x)﹣f′(x)=x﹣lnx ﹣1 =x﹣lnx+ .
令g(x)=x﹣lnx,h(x)= .
则F(x)=f(x)﹣f′(x)=g(x)+h(x),
由 ,可得g(x)≥g(1)=1,当且仅当x=1时取等号;
又 ,
设φ(x)=﹣3x2﹣2x+6,则φ(x)在[1,2]上单调递减,
且φ(1)=1,φ(2)=﹣10,
∴在[1,2]上存在x0,使得x∈(1,x0) 时φ(x0)>0,x∈(x0,2)时,φ(x0)<0,
∴函数h(x)在(1,x0)上单调递增;在(x0,2)上单调递减,
由于h(1)=1,h(2)= ,因此h(x)≥h(2)= ,当且仅当x=2取等号,
∴f(x)﹣f′(x)=g(x)+h(x)>g(1)+h(2)= ,
∴F(x)> 恒成立.
即f(x)>f′(x)+ 对于任意的x∈[1,2]成立
【解析】(Ⅰ)求出原函数的导函数,然后对a分类分析导函数的符号,由导函数的符号确定原函数的单调性;(Ⅱ)构造函数F(x)=f(x)﹣f′(x),令g(x)=x﹣lnx,h(x)= .则F(x)=f(x)﹣f′(x)=g(x)+h(x),利用导数分别求g(x)与h(x)的最小值得到F(x)> 恒成立.由此可得f(x)>f′(x)+ 对于任意的x∈[1,2]成立.
【考点精析】解答此题的关键在于理解利用导数研究函数的单调性的相关知识,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,以及对函数的最大(小)值与导数的理解,了解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.