(2009•枣庄一模)已知函数f(x)=[1/2x2−2x,g(x)=logax(a>0,且a≠1),其中a为常数,如果

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  • 解题思路:(I)

    h(x)=

    1

    2

    x

    2

    −2x+lo

    g

    a

    x(x>0)

    .在(0,+∞)上是增函数,所以

    h′(x)=x−2+

    1

    xlna

    ≥0在(0,+∞)上恒成立,利用分离参数法求解.

    (Ⅱ)由(I),

    g(x)=lnx,g′(

    x

    0

    )=

    1

    x

    0

    ,于是[1

    x

    0

    g(n)−g(m)/n−m

    x

    0

    n−m

    lnn−lnm].先证明

    m<

    n−m

    lnn−lnm

    .等价于mlnn-mlnm-n+m<0,构造函数r(x)=xlnn-xlnx-n+x(0<x≤n),

    通过求导研究单调性,r(x)在(0,n]上为增函数.因此当m<n时,r(m)<r(n)=0,即mlnn-mlnm-n+m<0.同理可证

    n>

    n−m

    lnn−lnm

    .综上,m<

    x

    0

    <n

    (I)因为h(x)=

    1

    2x2−2x+logax(x>0).

    所以h′(x)=x−2+

    1

    xlna.

    因为h(x)在(0,+∞)上是增函数.

    所以x−2+

    1

    xlna≥0在(0,+∞)上恒成立…(1分)

    当x>0时,x−2+

    1

    xlna≥0⇔x2−2x≥−

    1

    lna.

    而x2-2x=(x-1)2-1在(0,+∞)上的最小值是-1.

    于是−1≥−

    1

    lna,即1≤

    1

    lna.(※)

    可见a>1(若0<a<1,则

    1

    lna<0.这与

    1

    lna≥1矛盾)

    从而由(※)式即得lna≤1.①…..…(4分)

    同时,h′(x)=x−2+

    1

    xlna=

    x2lna−2xlna+1

    xlna(x>0)

    由h′(x)存在(正)零点知△=(−2lna

    )2 −4lna≥0,

    解得lna≥1②,或lna≤0(因为a>1,lna>0,这是不可能的).

    由①②得 lna=1.

    此时,h'(x)存在正零点x=1,故a=e即为所求…(6分)

    注:没有提到(验证)lna=1时,h'(x)存在正零点x=1,不扣分.

    (II)由(I),g(x)=lnx,g′(x0)=

    1

    x0,

    于是[1

    x0=

    g(n)−g(m)/n−m,x0=

    n−m

    lnn−lnm].…(7分)

    以下证明m<

    n−m

    lnn−lnm.(☆)

    (☆)等价于mlnn-mlnm-n+m<0.…(8分)

    构造函数r(x)=xlnn-xlnx-n+x(0<x≤n),

    则r'(x)=lnn-lnx,当x∈(0,n)时,r'(x)>0,所以r(x)在(0,n]上为增函数.

    因此当m<n时,r(m)<r(n)=0,即mlnn-mlnm-n+m<0.

    从而x0>m得到证明.…(11分)

    同理可证n>

    n−m

    lnn−lnm.综上,m<x0<n.…(12分)

    注:没有“综上”等字眼的结论,扣(1分).

    点评:

    本题考点: 导数在最大值、最小值问题中的应用.

    考点点评: 数与函数的单调性的结合是导数最为基本的考查,而函数的恒成立问题常转化为利用相关知识求解函数的最值问题,体现了转化思想在解题中的应用,还考查了运用基本知识进行推理论证的能力

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