已知函数f(x)=lnx-ax.
(1)当a=1时,求f(x)的最大值;
(2)试讨论函数y=f(x)的零点情况;
(3)设ak,bk,…(k=1,2,…,n)均为正数,若a1b1+a2b2+…+anbn≤b1+b2+…+bn,求证:…≤1.
网友回答
解:(1)当a=1时,f′(x)=-1,当x>1时,f′(x)<0,当0<x<1时,f′(x)>0.
故函数f(x)=lnx-ax在(0,1)上是增函数,在(1,+∞)上是减函数.
故fmax(x)=f(1)=ln1-1=-1.
(2)由 y=f(x)=0 可得lnx=ax,故函数y=f(x)的零点个数即为 y=lnx与 y=ax 的交点的个数.
结合图象可得,当a≤0时,f(x)的零点个数仅有一个.
当a>0时,令f′(x)=-a=0,可得 x=.
由于 当x>时,f′(x)<0,当0<x<时,f′(x)>0. 故 f(x)在(0,)上是增函数,在(,+∞)上是减函数.
故fmax(x)=f()=-lna-1.
故当-lna-1>0时,即 0<a<?时,y=f(x)有2个零点;当a= 时,y=f(x)有1个零点; 当a> 时,y=f(x)没有零点.
综上可得,当a≤0或a= 时,y=f(x)有1个零点;?当 0<a< 时,y=f(x)有2个零点; 当a> 时,y=f(x)没有零点.
(3)由(1)可得,当x∈(0,+∞)时,lnx≤x-1.
∵ak,bk 都是正数,∴lnak<ak-1,
∴bk?lnak<bk(ak-1)=bk?ak-bk.
∴ln+ln +…+ln <a1b1+a2b2+…+anbn -( b1+b2+…+bn).
又因为 a1b1+a2b2+…+anbn≤b1+b2+…+bn,
∴ln+ln +…+ln ≤0,即ln(?…)≤0,
故 …≤1.
解析分析:(1)利用导数研究函数的单调性,可得函数f(x)=lnx-ax在(0,1)上是增函数,在(1,+∞)上是减函数,故fmax(x)=f(1).(2)由 y=f(x)=0 可得lnx=ax,故函数y=f(x)的零点个数即为 y=lnx与 y=ax 的交点的个数.结合图象可得,当a≤0或a= 时,y=f(x)有1个零点; 当 0<a< 时,y=f(x)有2个零点; 当a> 时,y=f(x)没有零点.(3)由(1)可得,当x∈(0,+∞)时,lnx≤x-1,可得 lnak<ak-1,故 bk?lnak<bk(ak-1)=bk?ak-bk.可得 ln+ln +…+ln <a1b1+a2b2+…+anbn -( b1+b2+…+bn),再由已知条件证得 …≤1成立.
点评:本题主要考查方程的根的存在性及个数判断,利用导数研究函数的单调性,用放缩法证明不等式,属于中档题.