设函数f(x)=ax?lnx(a>0).
(Ⅰ)当a=2时,判断函数g(x)=f(x)-4(x-1)的零点的个数,并且说明理由;
(Ⅱ)若对所有x≥1,都有f(x)≤x2-1,求正数a的取值范围.
网友回答
解:(Ⅰ)当a=2时,g(x)=f(x)-4(x-1)=2xlnx-4x+4的定义域是(0,+∞)求导,得
所以,g(x)在(0,e)上为减函数,在(e,+∞)上为增函数,g(x)min=g(e)=2(2-e)<0.
又g(1)=0,根据g(x)在(0,e)上为减函数,
则g(x)在(0,e)上恰有一个零点;
又g(e2)=4>0,则g(e)g(e2)<0,
所以g(x)在(e,e2)上恰有一个零点,
再根据g(x)在(e,+∞)上为增函数,g(x)在(e,+∞)上恰有一个零点.
综上所述,函数g(x)=f(x)-4(x-1)的零点的个数为2.
(Ⅱ)令F(x)=f(x)-(x2-1)=axlnx-x2+1(a>0,x≥1),
求导,再令G(x)=F'(x)=a(lnx+1)-2x,
则
(ⅰ)若0<a≤2,当x≥1时,,
故G(x)在[1,+∞)上为减函数,
所以当x≥1时,G(x)≤G(1)=a-2≤0,即F'(x)≤0,
则F(x)在[1,+∞)上为减函数,
所以当x≥1时,F(x)≤F(1)=0,即f(x)≤x2-1成立;
(ⅱ)若a>2,方程G'(x)=0的解为,
则当时,,
故G(x)在上为增函数,
所以当时,G(x)≥G(1)=a-2>0,即F'(x)>0,
则F(x)在上为增函数,
所以当时,F(x)>F(1)=0,即f(x)>x2-1成立,此时不合题意.
综上,满足条件的正数a的取值范围是(0,2].
解析分析:(1)将a=2代入写出函数g(x)的解析式后求导数,然后判断出函数g(x)的单调性后再由函数g(x)的最小值小于0可求出函数的零点的个数.
(2)先令F(x)=f(x)-(x2-1),在对函数F(x)求导,通过判断函数的单调性来解题.
点评:本题主要考查函数的单调性与其导函数的正负之间的关系,即当导函数大于0时原函数单调递增,当导函数小于0时原函数单调递减.