题目内容

【题目】已知函数f(x)=xlnx﹣k(x﹣1)
(1)求f(x)的单调区间;并证明lnx+ ≥2(e为自然对数的底数)恒成立;
(2)若函数f(x)的一个零点为x1(x1>1),f'(x)的一个零点为x0 , 是否存在实数k,使 =k,若存在,求出所有满足条件的k的值;若不存在,说明理由.

【答案】
(1)解:∵f′(x)=lnx+1﹣k,

x∈(0,ek1)时,f′(x)<0,此时h(x)递减,

x∈(ek1,+∞)时,f′(x)>0,此时h(x)递增,

令k=2,则f(x)=xlnx﹣2(x﹣1),

故x=e时,f(x)有最小值是f(e),

故f(x)=xlnx﹣2(x﹣1)≥f(e)=2﹣e,

即lnx+ ≥2恒成立;


(2)解:由题意得:x1lnx1﹣k(x1﹣1)=0,

lnx0+1﹣k=0,

假设存在k,使得 =k,(k>0)成立,

消元得:ek1lnk﹣ek1+1=0,

设m(k)=ek1lnk﹣ek1+1,

则m′(k)=ek1(lnk+ ﹣1),

设F(k)=lnk+ ﹣1,

则F′(x)=

k∈(0,1)时,F′(x)<0,即此时函数F(k)递减,

k∈(1,+∞)时,F′(x)>0,此时函数F(k)递增,

∴F(k)≥F(1)=0,

∴m′(k)>0,

故函数m(k)在(0,+∞)递增,

∵m(1)=0,∴k=1,

但k=1时,x1=ek1k=1,与已知x1>1矛盾,

故k不存在


【解析】(1)求出函数的导数,求出函数的单调区间,令k=2,则f(x)=xlnx﹣2(x﹣1),得到f(x)≥f(e),证出结论即可;(2)假设存在k,使得 =k,(k>0)成立,得到m(k)=ek1lnk﹣ek1+1,求出函数的导数,设F(k)=lnk+ ﹣1,根据函数的单调性证出矛盾即可.
【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,了解求函数上的最大值与最小值的步骤:(1)求函数内的极值;(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.

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