题目内容
【题目】已知函数
,
,其中
.
(1)若
是函数
的极值点,求实数
的值;
(2)若对任意的
(
为自然对数的底数)都有
≥
成立,求实数
的取值范围.
【答案】(1)
(2)![]()
【解析】
试题本题主要考查利用导数求函数的极值、单调区间、最值等基础知识及分类讨论思想,也考查了学生分析问题解决问题的能力及计算能力.第一问先对函数进行求导,再把极值点代入导函数求得实数a的值;第二问对任意的x1,x2∈[1,e]都有f(x1)≥g(x2)成立等价于对任意的x1,x2∈[1,e],都有f(x)min≥g(x)max,利用导数分别判断函数f (x)、g(x)的单调性并求其在定义域范围内的最值,判断单调性时可对实数a进行分类讨论,则可求得实数a的取值范围.
试题解析:(1)∵h(x)=2x+
+ln x,其定义域为(0,+∞),∴h′(x)=2-
+
,
∵x=1是函数h(x)的极值点,∴h′(1)=0,即3-a2=0.
∵a>0,∴a=
.
经检验当a=
时,x=1是函数h(x)的极值点,∴a=
.
(2)对任意的x1,x2∈[1,e]都有f(x1)≥g(x2)成立等价于对任意的x1,x2∈[1,e],都有f(x)min≥g(x)max.
当x∈[1,e]时,g′(x)=1+
>0.
∴函数g(x)=x+ln x在[1,e]上是增函数,∴g(x)max=g(e)=e+1.
∵f′(x)=1-
=
,且x∈[1,e],a>0.
①当0<a<1且x∈[1,e]时,f′(x)=
>0,
∴函数f(x)=x+
在[1,e]上是增函数,∴f(x)min=f(1)=1+a2.
由1+a2≥e+1,得a≥
,又0<a<1,∴a不合题意.
②当1≤a≤e时,
若1≤x≤a,则f′(x)=
<0,
若a<x≤e,则f′(x)=
>0.
∴函数f(x)=x+
在[1,a)上是减函数,在(a,e]上是增函数.
∴f(x)min=f(a)=2a.
由2a≥e+1,得a≥
. 又1≤a≤e,∴
≤a≤e.
③当a>e且x∈[1,e]时f′(x)=
<0,
函数f(x)=x+
在[1,e]上是减函数.∴f(x)min=f(e)=e+
.
由e+
≥e+1,得a≥
,又a>e,∴a>e.
综上所述,a的取值范围为[
,+∞).