题目内容
【题目】已知函数f(x)=xlnx,函数g(x)=kx﹣cosx在点
处的切线平行于x轴.
(1)求函数f(x)的极值;
(2)讨论函数F(x)=g(x)﹣f(x)的零点的个数.
【答案】(1)极小值为f(
)
,无极大值(2)F(x)有且仅有2个零点
【解析】
(1)利用函数f(x)的导数判断函数的单调性,然后求出函数的极值;
(2)因为F(x)=x﹣cosx﹣xlnx,F'(x)=sinx﹣lnx,设h(x)=sinx﹣lnx,分类讨论:(i)当x∈(e,+∞)时,h(x)=F'(x)≤0,则F(x)单调递减,此时可得F(x)在(e,
)上存在唯一零点,也即在(e,+∞)上存在唯一零点;(ii)当x∈(
,e]时,
,则F'(x)在(
,e]单调递减,此时F(x)在(
,e]上恒大于0,无零点;(iii)当x∈(0,1)时,
,所以
在(0,1)上单调递减,此时F(x)在(
,
]上存在唯一零点,即F(x)在(0,
]上存在唯一零点
解:(1)因为函数f(x)=xlnx的定义域为(0,+∞),
所以
,
令
,即lnx+1<0,解得0<x
,
所以f(x)的单调递减区间为(0,
),
令
,即lnx+1>0,解得
,
所以f(x)的单调递增区间为(
,+∞),
综上,f(x)的极小值为f(
)
,无极大值;
(2)由
,得
)=k﹣1=0,故k=1,所以g(x)=x﹣cosx,
因为F(x)=x﹣cosx﹣xlnx,
,
设h(x)=sinx﹣lnx,
(i)当x∈(e,+∞)时,
,则
单调递减,
又F(e)=﹣cose>0,
,
故F(x)在(e,
)上存在唯一零点,也即在(e,+∞)上存在唯一零点;
(ii)当x∈(
,e]时,
,则
在
单调递减,
因为
,
所以存在
,使得
,且在
上
,在(x0,e]上
,
所以
为F(x)在(
,e]上的最大值,
又因为F(e)=﹣cose>0,F(
)
(1﹣ln
)>0,
所以F(x)在(
,e]上恒大于0,无零点;
(iii)当x∈(0,1)时,
,
所以
在(0,1)上单调递减,
当x∈[1,
]时,
,
设t(x)=xcosx﹣1,所以
,
所以t(x)在[1,
]上单调递减,
所以t(x)<t(1)=cos1﹣1<0,即
,
所以
在(0,
]上单调递减,
因为
,所以F(x)在
上单调递增,
因为F(
)
(1﹣ln
)>0,
,
所以F(x)在(
,
]上存在唯一零点,即F(x)在(0,
]上存在唯一零点,
综上,F(x)有且仅有2个零点