已知函数f(x)=lnx-x-lna,g(x)=[1/2x2-(a-1)x.

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  • 解题思路:(Ⅰ)利用函数h(x)=f(x)+g(x)的导函数的值为正,得到函数h(x)=f(x)+g(x)的单调递增区间;

    (Ⅱ)根据函数的特征得到函数f(x)有两个零点x1,x2,且x1<x2时的函数最值情况,得到a的相应关系式,求出a的取取值范围,再利用根与系数的关系,得到x1+x2

    x

    2

    x

    1

    =t

    单调关系,以及t与a的单调的关系式,得到本题结论.

    (Ⅰ)∵函数f(x)=lnx-x-lna,g(x)=

    1

    2x2-(a-1)x,

    ∴函数h(x)=f(x)+g(x)=lnx+

    1

    2x2-ax-lna,

    ∴定义域为(0,+∞)且a>0,

    ∵h′(x)=

    1

    x+x−a=

    1

    x(x2−ax+1)=

    1

    x[(x−

    a

    2)2+

    4−a

    4]2),

    (1)当4-a2≥0,又a>0,即0<a≤2时,

    h'(x)≥0对x>0恒成立,

    ∴h(x)的单调递增区间为(0,+∞);

    (2)当4-a2<0,又a>0,即a>2时,

    由h'(x)=0得:x=

    a−

    a2−4

    2,或x=

    a+

    a2−4

    2,

    所以h(x)的单调递增区间为(0,

    a−

    a2−4

    2),(

    a+

    a2−4

    2,+∞);

    (Ⅱ)当a>0时,由f′(x)=

    1

    x−1=

    1−x

    x,得x=1.

    当x变化时,f'(x),f(x)的变化情况如下表:

    x(0,1)1(1,+∞)

    f'(x)+0-

    f(x)↗-lna-1↘这时,f(x)的单调递增区间是(0,1),单调递减区间是(1,+∞).

    当x大于0且无限趋近于0时,f(x)的值无限趋近于-∞;

    当x无限趋近于0时+∞,f(x)的值无限趋近于-∞,

    ∴f(x)有两个零点,须满足f(1)>0,即lna<1,

    ∴a的取值范围是(0,e-1).

    ∵x1,x2是函数f(x)的两个零点,即lnx1-x1-lna=0,lnx2-x2-lna=0.

    ∴x2−x1=lnx2−lnx1=ln

    x2

    x1.

    x2

    x1=t,则t>1,且

    x2=tx1

    x2−x1=lnt解得x1=

    lnt

    t−1,x2=

    tlnt

    t−1.

    所以x1+x2=

    (t+1)lnt

    t−1.

    令h(x)=

    (x+1)lnx

    x−1,x∈(1,+∞),则h′(x)=

    −2lnx+x−

    1

    x

    (x−1)2.

    令u(x)=−2lnx+x−

    1

    x,得u′(x)=(

    x−1

    x)2.

    当x∈(1,+∞)时,u'(x)>0.因此,u(x)在(1,+∞)上单调递增,

    ∴对于任意的x∈(1,+∞),

    u(x)>u(1)=0,

    由此可得h'(x)>0,

    故h(x)在(1,+∞)上单调递增.

    ∴由①可得x1+x2随着t的增大而增大.①

    ∵x1,x2是函数f(x)的两个零点,

    即lnx1-x1-lna=0,lnx2-x2-lna=0,

    ∴a=

    x1

    ex1,a=

    x2

    ex2,

    因为f(1)=-1-lna且a∈(0,e-1),则x1∈(0,1),x2∈(1,+∞).

    设F(x)=

    x

    ex,则F′(x)=

    1−x

    ex,

    所以F(x)在(0,1)上单调递增,在(1,+∞)上单调递减.

    对于任意的a1,a2∈(0,e−1),设a1>a2

    ∴F(ξ1)=F(ξ2)=a1,其中0<ξ1<1<ξ2

    F(η1)=F(η2)=a2,其中0<η1<1<η2

    ∵F(x)在(0,1)上单调递增,

    ∴由a1>a2,即F(ξ1)>F(η1),可得ξ1>η1

    类似可得ξ2<η2

    由ξ1,η1>0,则

    1

    ξ1<

    1

    η1,所以

    ξ2

    ξ1<

    η2

    η1.

    ∴t=

    x2

    x1随着a的增大而减小.②

    由①②得:x1+x2随a增大而减小.

    点评:

    本题考点: 利用导数研究函数的单调性;函数的零点.

    考点点评: 本题考查了函数的导数与单调性、最值的关系,以及构造函数研究参数之间的关系,本题思维的难度大,运算量也较大,属于难题.