已知函数f(x)=ax+lnx,x∈(1,e),且f(x)有极值.
(I)求实数a的取值范围;
(Ⅱ)若l<m<n<e,证明;
(Ⅲ)函数,证明:?x1∈(1,e),?x0∈(1,e),使得g(x0)=f(x1)成立.
网友回答
(I)解:由f(x)=ax+lnx求导可得:f′(x)=a+.
令f′(x)=a+=0,可得a=-
∵x∈(1,e),∴-∈(-1,-),∴a∈(-1,-)
又x∈(1,e)时
∴f(x)有极值时实数a的取值范围为(-1,-);
(Ⅱ)要证,即证nlnm<mlnn,即证
令F(x)=,x∈(1,e),则F′(x)=
∴当x∈(1,e)时,F′(x)>0,∴F(x)在(1,e)上为增函数
∵l<m<n<e,∴,
∴;
(Ⅲ)证明:由g(x)=x3-x-2求导可得g'(x)=3x2-1
令g'(x)=3x2-1=0,解得x=±
令g'(x)=3x2-1>0,解得x<-或x>
又∵x∈(1,e)?(,+∞),∴g(x)在(1,e)上为单调递增函数
∵g(1)=-2,g(e)=e3-e-2,∴g(x)在x∈(1,e)的值域为(-2,e3-e-2)
∵e3-e-2>-1+ln(-),-2<ae+1,-2<a
∴(ae+1,-1+ln(-)]?(-2,e3-e-2),
(a,-1+ln(-)]?(-2,e3-e-2)
∴?x1∈(1,e),?x0∈(1,e),使得g(x0)=f(x1)成立.
解析分析:(I)由f(x)=ax+lnx求导,再由f(x)有极值知f′(x)=0解,且在两侧导函数正负相异求解.(Ⅱ)要证,即证nlnm<mlnn,即证,构造函数F(x)=,x∈(1,e),证明F(x)在(1,e)上为增函数,即可证得结论;(Ⅲ)由?x1∈(1,e),?x0∈(1,e),使得g(x0)=f(x1)f(x1)即研究:f(x)的值域是g(x)的值域的子集,所以分别求得两函数的值域即可.
点评:本题主要考查用导数来研究函数的单调性,极值,最值等问题,考查不等式的证明,属于中档题.