题目内容
已知函数f(x)=ax+blnx+c,(a,b,c)是常数)在x=e处的切线方程为(e-1)x+ex-e=0,x=1既是函数y=f(x)的零点,又是它的极值点.
(1)求常数a,b,c的值;
(2)若函数g(x)=x2+mf(x)(m∈R)在区间(1,3)内不是单调函数,求实数m的取值范围;
(3)求函数h(x)=f(x)-1的单调递减区间,并证明:
×
×
×…×
<
.
(1)求常数a,b,c的值;
(2)若函数g(x)=x2+mf(x)(m∈R)在区间(1,3)内不是单调函数,求实数m的取值范围;
(3)求函数h(x)=f(x)-1的单调递减区间,并证明:
| ln2 |
| 2 |
| ln3 |
| 3 |
| ln4 |
| 4 |
| ln2012 |
| 2012 |
| 1 |
| 2012 |
(1)由f(x)=ax+blnx+c知,f(x)的定义域为(0,+∞),f′(x)=a+
,
又f(x)在x=e处的切线方程为(e-1)x+ey-e=0,而切线(e-1)x+ey-e=0的斜率为-
,
所以有f′(e)=a+
=-
①
由x=1是函数f(x)的零点,得f(1)=a+c=0 ②
由x=1是函数f(x)的极值点,得f′(1)=a+b=0 ③
由③得:a=-b,把a=-b代入①得:-b+
=-1+
,所以b=1,则a=-1,由②得:a=-c,所以c=1.
所以,a=-1,b=1,c=1.
(2)由(1)知f(x)=-x+lnx+1(x>0),
因此,g(x)=x2+mf(x)=x2-mx+mlnx+m (x>0),
所以g′(x)=2x-m+
=
(2x2-mx+m) (x>0).
要使函数g(x)在(1,3)内不是单调函数,则函数g(x)在(1,3)内一定有极值,
而g′(x)=
(2x2-mx+m),所以函数g(x)最多有两个极值.
令d(x)=2x2-mx+m (x>0).
(ⅰ)当函数g(x)在(1,3)内有一个极值时,g′(x)=0在(1,3)内有且仅有一个根,
即d(x)=2x2-mx+m 在(1,3)内有且仅有一个根,
又因为d(1)=2>0,所以当d(3)<0时,d(x)=2x2-mx+m 在(1,3)内有且仅有一个根,
即2×32-3m+m<0,解得m>9.
(ⅱ)当函数g(x)在(1,3)内有两个极值时,g′(x)=0在(1,3)内有两个根,
即二次函数d(x)=2x2-mx+m 在(1,3)内有两个不等根,
所以
,
解得:8<m<9.
综上,实数m的取值范围是(8,9)∪(9,+∞).
(3)由h(x)=f(x)-1得:h(x)=-x+lnx (x>0),所以h′(x)=
,
令h′(x)≤0,即
≤0,得:x≥1,即h(x)的单调递减区间为[1,+∞).
事实上,
由函数h(x)=-x+lnx (x>0)在[1,+∞)上单调递减可知,
当x∈(1,+∞)时,h(x)<h(1),即-x+lnx<-1,
亦即lnx<x-1对一切x∈(1,+∞)都成立,
不等式两边同时除以x,
亦即0<
<
对一切x∈(1,+∞)都成立,
所以0<
<
,
0<
<
,
0<
<
,
…
0<
<
,
所以有
×
×
×…×
<
×
×
×…×
,
所以
×
×
×…×
<
.
| b |
| x |
又f(x)在x=e处的切线方程为(e-1)x+ey-e=0,而切线(e-1)x+ey-e=0的斜率为-
| e-1 |
| e |
所以有f′(e)=a+
| b |
| e |
| e-1 |
| e |
由x=1是函数f(x)的零点,得f(1)=a+c=0 ②
由x=1是函数f(x)的极值点,得f′(1)=a+b=0 ③
由③得:a=-b,把a=-b代入①得:-b+
| b |
| e |
| 1 |
| e |
所以,a=-1,b=1,c=1.
(2)由(1)知f(x)=-x+lnx+1(x>0),
因此,g(x)=x2+mf(x)=x2-mx+mlnx+m (x>0),
所以g′(x)=2x-m+
| m |
| x |
| 1 |
| x |
要使函数g(x)在(1,3)内不是单调函数,则函数g(x)在(1,3)内一定有极值,
而g′(x)=
| 1 |
| x |
令d(x)=2x2-mx+m (x>0).
(ⅰ)当函数g(x)在(1,3)内有一个极值时,g′(x)=0在(1,3)内有且仅有一个根,
即d(x)=2x2-mx+m 在(1,3)内有且仅有一个根,
又因为d(1)=2>0,所以当d(3)<0时,d(x)=2x2-mx+m 在(1,3)内有且仅有一个根,
即2×32-3m+m<0,解得m>9.
(ⅱ)当函数g(x)在(1,3)内有两个极值时,g′(x)=0在(1,3)内有两个根,
即二次函数d(x)=2x2-mx+m 在(1,3)内有两个不等根,
所以
|
解得:8<m<9.
综上,实数m的取值范围是(8,9)∪(9,+∞).
(3)由h(x)=f(x)-1得:h(x)=-x+lnx (x>0),所以h′(x)=
| 1-x |
| x |
令h′(x)≤0,即
| 1-x |
| x |
事实上,
由函数h(x)=-x+lnx (x>0)在[1,+∞)上单调递减可知,
当x∈(1,+∞)时,h(x)<h(1),即-x+lnx<-1,
亦即lnx<x-1对一切x∈(1,+∞)都成立,
不等式两边同时除以x,
亦即0<
| lnx |
| x |
| x-1 |
| x |
所以0<
| ln2 |
| 2 |
| 1 |
| 2 |
0<
| ln3 |
| 3 |
| 2 |
| 3 |
0<
| ln4 |
| 4 |
| 3 |
| 4 |
…
0<
| ln2012 |
| 2012 |
| 2011 |
| 2012 |
所以有
| ln2 |
| 2 |
| ln3 |
| 3 |
| ln4 |
| 4 |
| ln2012 |
| 2012 |
| 1 |
| 2 |
| 2 |
| 3 |
| 3 |
| 4 |
| 2011 |
| 2012 |
所以
| ln2 |
| 2 |
| ln3 |
| 3 |
| ln4 |
| 4 |
| ln2012 |
| 2012 |
| 1 |
| 2012 |
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