题目内容
给出定义在上的三个函数:,已知g(x)在x=1处取极值.
(Ⅰ)确定函数h(x)的单调性;
(Ⅱ)求证:当时,恒有成立;
(Ⅲ)把函数h(x)的图象向上平移6个单位得到函数h1(x)的图象,试确定函数的零点个数,并说明理由。
解:(Ⅰ)由题设,g(x)=x2-alnx,则g′(x)=2x-
由已知,g'(1)=0,即2-a=0
∴a=2
于是h(x)=x- ,则h′(x)=1-
由h′(x)=1->0
∴x>1,
所以h(x)在(1,+∞)上是增函数,在(0,1)上是减函数
证明:(Ⅱ)当1<x<e2时,0<lnx<2,即0<f(x)<2
欲证x<,只需证x[2-f(x)]<2+f(x),
即证f(x)>
设φ(x)=f(x)- =lnx- ,
则φ′(x)=
当1<x<e2时,φ'(x)>0,所以φ(x)在区间(1,e2)上为增函数.
从而当1<x<e2时,φ(x)>φ(1)=0,即lnx>,故x<
解:(Ⅲ)由题设,h1(x)=x-+6.
令g(x)-h1(x)=0,则x2-2lnx-(x-+6)=0,即 -2lnx=-x2+x+6
设h2(x)=-2lnx, h3(x)=-x2+x+6(x>0),
则h2′(x)= ,由>0,得x>4.
所以h2(x)在(4,+∞)上是增函数,在(0,4)上是减函数
又h3(x)在(0, )上是增函数,在(,+∞)上是减函数.
因为当x→0时,h2(x)→+∞,h3(x)→6.
又h2(1)=2,h3(1)=6,h2(4)=4-2ln4>0,h3(4)=-6,
则函数h2(x)与h3(x)的大致图象如下:
由图可知,当x>0时,两个函数图象有2个交点,
故函数y=g(x)-h1(x)有2个零点.
由已知,g'(1)=0,即2-a=0
∴a=2
于是h(x)=x- ,则h′(x)=1-
由h′(x)=1->0
∴x>1,
所以h(x)在(1,+∞)上是增函数,在(0,1)上是减函数
证明:(Ⅱ)当1<x<e2时,0<lnx<2,即0<f(x)<2
欲证x<,只需证x[2-f(x)]<2+f(x),
即证f(x)>
设φ(x)=f(x)- =lnx- ,
则φ′(x)=
当1<x<e2时,φ'(x)>0,所以φ(x)在区间(1,e2)上为增函数.
从而当1<x<e2时,φ(x)>φ(1)=0,即lnx>,故x<
解:(Ⅲ)由题设,h1(x)=x-+6.
令g(x)-h1(x)=0,则x2-2lnx-(x-+6)=0,即 -2lnx=-x2+x+6
设h2(x)=-2lnx, h3(x)=-x2+x+6(x>0),
则h2′(x)= ,由>0,得x>4.
所以h2(x)在(4,+∞)上是增函数,在(0,4)上是减函数
又h3(x)在(0, )上是增函数,在(,+∞)上是减函数.
因为当x→0时,h2(x)→+∞,h3(x)→6.
又h2(1)=2,h3(1)=6,h2(4)=4-2ln4>0,h3(4)=-6,
则函数h2(x)与h3(x)的大致图象如下:
由图可知,当x>0时,两个函数图象有2个交点,
故函数y=g(x)-h1(x)有2个零点.
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