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T;
(2)是否存在实数a,对任意给定的集合T中的元素t,在区间[1,e]上总存在两个不同的xi(i=1,2),使得f(xi)=t成立、若存在,求出a的取值范围;若不存在,请说明理由;
(3?)函数f(x)图象上是否存在两点A(x1,y1)和B(x2,y2),使得割线AB的斜率恰好等于函数f(x)在AB中点M(x0,y0)处切线的斜率?请写出判断过程.
网友回答
解:(1)∵g′(x)=e1-x-xe1-x=e1-x(1-x),
∴g(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,
∴g(x)的值域T为(0,1].
(2)则由(1)可得t∈(0,1],
原问题等价于:对任意的t∈(0,1],f(x)=t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,
∵,(1≤x≤e),,
当a≥1时,f′(x)>0,f(x)在区间[1,e]上单调递增,不合题意.
当a时,f′(x)<0,f(x)在区间[1,e]上单调递减,不合题意.
当1<,即时,f(x)在区间[1,]上单调递减;f(x)在区间[]上单递增,
由上可得a∈(),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()=2+lna≤0,
可得a,则a∈?.
综上,满足条件的a不存在.
(3)kAB==
=
=a-,
而==a-,
故有=,
即==,
令t=,
则上式化为,
令F(t)=lnt+-2,
则由=>0,
可得F(t)在(0,1)上单调递增,
故F(t)<F(1)=0,即方程lnt+无解,
所以函数f(x)图象上是不存在两点A(x1,y1)和B(x2,y2),
使得割线AB的斜率恰好等于函数f(x)在AB中点M(x0,y0)处切线的斜率.
解析分析:(1)由g′(x)=e1-x-xe1-x=e1-x(1-x),知g(x)在区间(0,1]上单调递增,在区间[1,e)上单调递减,由此能求出g(x)的值域T.(2)则由(1)可得t∈(0,1],原问题等价于:对任意的t∈(0,1],f(x)=t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,由此能推导出满足条件的a不存在.(3)kAB===a-,而==a-,==,由此能推导出函数f(x)图象上是不存在两点A(x1,y1)和B(x2,y2),使得割线AB的斜率恰好等于函数f(x)在AB中点M(x0,y0)处切线的斜率.
点评:本题考查函数的值域的求法,探索是否存在满足条件的实数,探索函数图象上满足条件的两点是否存在.综合性强,难度大,对数学思维能力要求较高,有一定的探索性.