已知a为常数,a∈R,函数f(x)=x2+ax-lnx,g(x)=ex.(其中e是自然对数的底数)

1个回答

  • 解题思路:(I)先对函数求导,

    f′(x)=2x+a−

    1

    x

    ,可得切线的斜率

    k=2

    x

    0

    +a−

    1

    x

    0

    y

    0

    x

    0

    =

    x

    0

    2

    +a

    x

    0

    −ln

    x

    0

    x

    0

    ,即

    x

    0

    2

    +ln

    x

    0

    −1=0

    ,由x0=1是方程的解,且y=x2+lnx-1在(0,+∞)上是增函数,可证

    (Ⅱ)由

    F(x)=

    f(x)

    g(x)

    x

    2

    +ax−lnx

    e

    x

    F′(x)=

    x

    2

    +(2−a)x+a−

    1

    x

    +lnx

    e

    x

    ,先研究函数

    h(x)=−

    x

    2

    +(2−a)x+a−

    1

    x

    +lnx

    ,则

    h′(x)=−2x+

    1

    x

    2

    +

    1

    x

    +2−a

    由h'(x)在(0,1]上是减函数,可得h'(x)≥h'(1)=2-a,通过研究2-a的正负可判断h(x)的单调性,进而可得函数F(x)的单调性,可求

    (I)f′(x)=2x+a−

    1

    x(x>0).…(2分)

    过切点P(x0,y0)的切线的斜率k=2x0+a−

    1

    x0=

    y0

    x0=

    x02+ax0−lnx0

    x0

    整理得x02+lnx0−1=0.…(4分)

    显然,x0=1是这个方程的解,又因为y=x2+lnx-1在(0,+∞)上是增函数,

    所以方程x2+lnx-1=0有唯一实数解.故x0=1.…(6分)

    (Ⅱ)F(x)=

    f(x)

    g(x)=

    x2+ax−lnx

    ex,F′(x)=

    −x2+(2−a)x+a−

    1

    x+lnx

    ex.…(8分)

    设h(x)=−x2+(2−a)x+a−

    1

    x+lnx,则h′(x)=−2x+

    1

    x2+

    1

    x+2−a.

    易知h'(x)在(0,1]上是减函数,从而h'(x)≥h'(1)=2-a.…(10分)

    (1)当2-a≥0,即a≤2时,h'(x)≥0,h(x)在区间(0,1)上是增函数.

    ∵h(1)=0,∴h(x)≤0在(0,1]上恒成立,即F'(x)≤0在(0,1]上恒成立.

    ∴F(x)在区间(0,1]上是减函数.

    所以,a≤2满足题意.…(12分)

    (2)当2-a<0,即a>2时,设函数h'(x)的唯一零点为x0

    则h(x)在(0,x0)上递增,在(x0,1)上递减.又∵h(1)=0,∴h(x0)>0.

    又∵h(e-a)=-e-2a+(2-a)e-a+a-ea+lne-a<0,

    ∴h(x)在(0,1)内有唯一一个零点x',

    当x∈(0,x')时,h(x)<0,当x∈(x',1)时,h(x)>0.

    从而F(x)在(0,x')递减,在(x',1)递增,与在区间(0,1]上是单调函数矛盾.

    ∴a>2不合题意.

    综合(1)(2)得,a≤2. …(15分)

    点评:

    本题考点: 利用导数研究曲线上某点切线方程;函数的单调性与导数的关系.

    考点点评: 考查学生利用导数研究函数的单调能力,函数单调性的判定,以及导数的运算,试题具有一定的综合性.