试题与答案

已知函数f(x)=ax-lnx+1(a∈R),g(x)=xe1-x.(1)求函数

题型:解答题

题目:

已知函数f(x)=ax-lnx+1(a∈R),g(x)=xe1-x
(1)求函数g(x)在区间(0,e]上的值域;
(2)是否存在实数a,对任意给定的x0∈(0,e],在区间[1,e]上都存在两个不同的xi(i=1,2),使得f(xi)=g(x0)成立.若存在,求出a的取值范围;若不存在,请说明理由.
(3)给出如下定义:对于函数y=F(x)图象上任意不同的两点A(x1,y1),B(x2,y2),如果对于函数y=F(x)图象上的点M(x0,y0)(其中x0=
x1+x2
2
)
总能使得F(x1)-F(x2)=F'(x0)(x1-x2)成立,则称函数具备性质“L”,试判断函数f(x)是不是具备性质“L”,并说明理由.

答案:

(1)∵g'(x)=e1-x1xe1-x=ex-1(1-x)在区间(0,1]上单调递增,在区间[1,e)上单调递减,且g(0)=0,g(1)=1>g(e)=e2-e函数g(x)在区间(0,e]上的值域为(0,1]….(3分)

(2)令m=g(x),则由(1)可得m∈(0,1],原问题等价于:对任意的m∈(0,1]f(x)=m在[1,e]上总有两个不同的实根,故f(x)在[1,e]不可能是单调函数                              …(5分)∵f′(x)=a-

1
x
(1≤x≤e)

当a≤0时,f′(x)=a-

1
x
<0,在区间[1,e]上递减,不合题意

当a≥1时,f'(x)>0,在区间[1,e]上单调递增,不合题意

0<a≤

1
e
时,f'(x)<0,在区间[1,e]上单调递减,不合题意

1<

1
a
<e即
1
e
<a<1
时,在区间[1,
1
a
]
上单调递减;在区间[
1
a
,e]
上单递增,

由上可得a∈(

1
e
,1),此时必有f(x)的最小值小于等于0且f(x)的最大值大于等于1,而由f(x)min=f(
1
a
)=2+lna≤0
可得a≤
1
e2
,则a∈Φ

综上,满足条件的a不存在.…..(8分)

(3)设函数f(x)具备性质“L”,即在点M处地切线斜率等于kAB,不妨设0<x1<x2,则kAB=

y1-y2
x1-x2
=
a(x1-x2)-(lnx1-lnx2)
x1-x2
=a-
lnx1-lnx2
x1-x2
,而f(x)在点M处的切线斜率为f′(x0)=f′(
x1+x2
2
)=a-
2
x1+x2
,故有
lnx1-lnx2
x1-x2
=
2
x1+x2
…..(10分)

ln

x1
x2
=
2(x1-x2)
x1+x2
=
2(
x1
x2
-1)
x1
x2
+1
,令t=
x1
x2
∈(0,1)
,则上式化为lnt+
4
t+1
-2=0

令F(t)=lnt+

4
t+1
-2,则由F′(t)=
1
t
-
4
(t+1)2
=
(t-1)2
t(t+1)
>0
可得F(t)在(0,1)上单调递增,故F(t)<F(1)=0,即方程lnt+
4
t+1
-2=0
无解,所以函数f(x)不具备性质“L”.…(14分)

试题推荐
微信公众账号搜索答案