题目内容
设函数f(x)=alnx-x,其中a∈R,且a≠0.
(Ⅰ)当a=2时,求函数f(x)在区间[1,e]上的最小值;
(Ⅱ)求函数f(x)的单调区间.
解:(Ⅰ)当a=2时,
.
令f'(x)=0,得x=2.
当x变化时,f(x)与f'(x)的变化情况如下表:
即函数f(x)在(1,2)上单调递增,在(2,e)上单调递减.
因为f(1)<f(e),
所以当x=1时,f(x)在区间[1,e]上有最小值-1.
(Ⅱ)函数f(x)=alnx-x的定义域为(0,+∞).
求导,得
.
①当a<0时,由x>0,得
.
所以f(x)在区间(0,+∞)上单调递减;
②当a>0时,令f'(x)=0,得x=a.
当x变化时,f(x)与f'(x)的变化情况如下表:
即函数f(x)在(0,a)上单调递增,在(a,+∞)上单调递减.
综上,当a<0时,函数f(x)区间(0,+∞)上单调递减;
当a>0时,函数f(x)在(0,a)上单调递增,在(a,+∞)上单调递减.
分析:(Ⅰ)当a=2时,可求出f(x),再求导数f′(x),求出f(x)在[1,e]上极值及端点处函数值,取其中最小者即可;
(Ⅱ)求出函数f(x)的定义域,分①a<0,②a>0,两种情况解不等式f′(x)>0,f′(x)<0即可;
点评:本题考查利用导数研究函数的单调性及函数在闭区间上的最值问题,考查分类讨论思想,考查学生分析问题解决问题的能力.
令f'(x)=0,得x=2.
当x变化时,f(x)与f'(x)的变化情况如下表:
| x | 1 | (1,2) | 2 | (2,e) | e |
| f'(x) | + | 0 | - | ||
| f(x) | -1 | ↗ | 极大值 | ↘ | 2-e |
因为f(1)<f(e),
所以当x=1时,f(x)在区间[1,e]上有最小值-1.
(Ⅱ)函数f(x)=alnx-x的定义域为(0,+∞).
求导,得
①当a<0时,由x>0,得
所以f(x)在区间(0,+∞)上单调递减;
②当a>0时,令f'(x)=0,得x=a.
当x变化时,f(x)与f'(x)的变化情况如下表:
| x | (0,a) | a | (a,+∞) |
| f'(x) | + | 0 | - |
| f(x) | ↗ | 极大值 | ↘ |
综上,当a<0时,函数f(x)区间(0,+∞)上单调递减;
当a>0时,函数f(x)在(0,a)上单调递增,在(a,+∞)上单调递减.
分析:(Ⅰ)当a=2时,可求出f(x),再求导数f′(x),求出f(x)在[1,e]上极值及端点处函数值,取其中最小者即可;
(Ⅱ)求出函数f(x)的定义域,分①a<0,②a>0,两种情况解不等式f′(x)>0,f′(x)<0即可;
点评:本题考查利用导数研究函数的单调性及函数在闭区间上的最值问题,考查分类讨论思想,考查学生分析问题解决问题的能力.
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