解答题已知函数(Ⅰ)若a=1,求函数f(x)的极值和单调区间;(II)若在区间[1,e

发布时间:2020-07-09 01:37:02

解答题已知函数
(Ⅰ)若a=1,求函数f(x)的极值和单调区间;
(II)若在区间[1,e]上至少存在一点x0,使得f(x0)<0成立,求实数a的取值范围.

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解:(I)因为,(2分)
当a=1,,
令f'(x)=0,得x=1,(3分)
又f(x)的定义域为(0,+∞),f'(x),f(x)随x的变化情况如下表:
x(0,1)1(1,+∞)f'(x)-0+f(x)↘极小值↗所以x=1时,f(x)的极小值为1.(5分)
f(x)的单调递增区间为(1,+∞),单调递减区间为(0,1);(6分)
(II)因为,且a≠0,
令f'(x)=0,得到,
若在区间[1,e]上存在一点x0,使得f(x0)<0成立,
其充要条件是f(x)在区间[1,e]上的最小值小于0即可.(7分)
(1)当,
即a<0时,f'(x)<0对x∈(0,+∞)成立,
所以,f(x)在区间[1,e]上单调递减,
故f(x)在区间[1,e]上的最小值为,
由,得,即(9分)
(2)当,即a>0时,
①若,则f'(x)≤0对x∈[1,e]成立,
所以f(x)在区间[1,e]上单调递减,
所以,f(x)在区间[1,e]上的最小值为,
显然,f(x)在区间[1,e]上的最小值小于0不成立(11分)
②若,即时,则有
xf'(x)-0+f(x)↘极小值↗所以f(x)在区间[1,e]上的最小值为,
由,
得1-lna<0,解得a>e,即a∈(e,+∞).(13分)
综上,由(1)(2)可知:符合题意.(14分)解析分析:(Ⅰ)求函数的导数,令导数等于零,解方程,再求出函数f(x)的导数和驻点,然后列表讨论,求函数f(x)的单调区间和极值;(II)若在区间(0,e]上存在一点x0,使得f(x0)<0成立,其充要条件是f(x)在区间(0,e]上的最小值小于0即可.利用导数研究函数在闭区间[1,e]上的最小值,先求出导函数f'(x),然后讨论研究函数在[1,e]上的单调性,将f(x)的各极值与其端点的函数值比较,其中最小的一个就是最小值.点评:本题考查利用导函数来研究函数的极值以及在闭区间上的最值问题.在利用导函数来研究函数的极值时,分三步①求导函数,②求导函数为0的根,③判断根左右两侧的符号,若左正右负,原函数取极大值;若左负右正,原函数取极小值,体现了转化的思想和分类讨论的思想,同时考查学生的计算能力.
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