题目内容
【题目】已知函数f(x)=lnx﹣a(x﹣1),g(x)=ex .
(1)当a=2时,求函数f(x)的最值;
(2)当a≠0时,过原点分别作曲线y=f(x)与y=g(x)的切线l1 , l2 , 已知两切线的斜率互为倒数,证明:
<a<
.
【答案】
(1)解:当a=2时,f(x)=lnx﹣2(x﹣1)的定义域为(0,+∞),
f′(x)=
﹣2=
;
当x∈(0,
)时,f′(x)>0,当x∈(
,+∞)时,f′(x)<0,
即函数f(x)在(0,
)上单调递增,在(
,+∞)上单调递减.
所以f(x)max=f(
)=1﹣ln2,没有最小值
(2)解:证明:设切线l2的方程为y=k2x,切点为(x2,y2),则y2=
,
k2=g′(x2)=
=
,
所以x2=1,y2=e,则k2=e.
由题意知,切线l1的斜率为k1=
=
,l1的方程为y=
x;
设l1与曲线y=f(x)的切点为(x1,y1),则k1=f′(x1)=
﹣a=
=
,
所以y1=
=1﹣ax1,a=
﹣
.
又因为y1=lnx1﹣a(x1﹣1),消去y1和a后,
整理得lnx1﹣1+
﹣
=0.
令m(x)=lnx﹣1+
﹣
=0,
则m′(x)=
﹣
=
,m(x)在(0,1)上单调递减,在(1,+∞)上单调递增.
若x1∈(0,1),因为m(
)=﹣2+e﹣
>0,m(1)=﹣
<0,所以x1∈(
,1),
而a=
﹣
在x1∈(
,1)上单调递减,所以
<a<
.
若x1∈(1,+∞),因为m(x)在(1,+∞)上单调递增,且m(e)=0,则x1=e,
所以a=
﹣
=0(舍去).
综上可知,
<a< ![]()
【解析】(1)当a=2时,f(x)=lnx﹣2(x﹣1)的定义域为(0,+∞),再利用导数求函数的单调区间,从而求解函数的最值;(2)设切线l2的方程为y=k2x,从而由导数及斜率公式可求得切点为(1,e),k2=e;再设l1的方程为y=
x;设l1与曲线y=f(x)的切点为(x1 , y1),从而可得y1=
=1﹣ax1 , a=
﹣
;结合y1=lnx1﹣a(x1﹣1)可得lnx1﹣1+
﹣
=0,再令m(x)=lnx﹣1+
﹣
,从而求导确定函数的单调性,从而确定
<a<
,问题得证.
【考点精析】本题主要考查了函数的最大(小)值与导数的相关知识点,需要掌握求函数
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,最小的是最小值才能正确解答此题.