题目内容

【题目】已知函数f(x)=(x﹣a)2lnx(a为常数).
(1)若f(x)在(1,f(1))处的切线与直线2x+2y﹣3=0垂直.
(ⅰ)求实数a的值;
(ⅱ)若a非正,比较f(x)与x(x﹣1)的大小;
(2)如果0<a<1,判断f(x)在(a,1)上是否有极值,若有极值是极大值还是极小值?若无极值,请说明理由.

【答案】
(1)解:(ⅰ)f(x)定义域是(0,+∞),f′(x)=(x﹣a)(2lnx+ ),

∵直线2x+2y﹣3=0的斜率为:k=﹣1,

∴f(x)在(1,f(1))处的切线的斜率﹣ =1,

即f′(1)=(1﹣a)(2ln1+ )=(1﹣a)2=1,

∴a=0或a=2;

(ⅱ)由(ⅰ)知,a=0,∴f(x)=x2lnx,

∵x2lnx﹣x(x﹣1)=x(xlnx﹣x+1),

∴令g(x)=xlnx﹣x+1,g′(x)=lnx,

当x>1时,g′(x)>0,当0<x<1时,g′(x)<0,

∴g(x)在(0,1)单调递减,在(1,+∞)单调递增,

g(x)min=g(1)=0,∴g(x)≥0恒成立,

即f(x)≥x(x﹣1);


(2)解:f′(x)=(x﹣a)(2lnx+ ),

令F(x)=2lnx+1﹣ ,F′(x)= >0,

∴F(x)在(a,1)上单调递增,又F(1)=1﹣a>0,F(a)=2lna<0,

所以在(a,1)上必存在x0,使F(x0)=0,

又x﹣a>0,∴当x∈(a,x0),f′(x)<0,x∈(x0,1),f′(x)>0,

∴f(x)在(a,x0)单调递减,在(x0,1)单调递增,

∴x=x0是f(x)的极值点,且为极小值.


【解析】(1)(i)求出f(x)的导数,根据切线的斜率是f′(1)=﹣ =1,解出a的值即可;(ii)求出f(x)的表达式,作差,得到x2lnx﹣x(x﹣1)=x(xlnx﹣x+1),令g(x)=xlnx﹣x+1,根据函数的单调性求出g(x)的最小值g(1)=0,得到g(x)≥0恒成立,从而求出f(x)与x(x﹣1)的大小即可;(2)求出f′(x)=(x﹣a)(2lnx+ ),令F(x)=2lnx+1﹣ ,求出F(x)的导数,根据函数的单调性求出函数的极值即可.
【考点精析】利用函数的极值与导数对题目进行判断即可得到答案,需要熟知求函数的极值的方法是:(1)如果在附近的左侧,右侧,那么是极大值(2)如果在附近的左侧,右侧,那么是极小值.

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