出定义在(0,+∞)上的三个函数:f(x)=lnx,g(x)=x2-af(x),,已知g(x)在x=1处取极值.
(Ⅰ)确定函数h(x)的单调性;
(Ⅱ)求证:当1<x<e2时,恒有成立;
(Ⅲ)把函数h(x)的图象向上平移6个单位得到函数h1(x)的图象,试确定函数y=g(x)-h1(x)的零点个数,并说明理由.
网友回答
解:(Ⅰ)由题设,g(x)=x2-alnx,
则.(1分)
由已知,g'(1)=0,
即2-a=0?a=2.(2分)
于是,
则.(3分)
由,
所以h(x)在(1,+∞)上是增函数,在(0,1)上是减函数.(4分)
证明:(Ⅱ)当1<x<e2时,0<lnx<2,
即0<f(x)<2.(5分)
欲证,
只需证x[2-f(x)]<2+f(x),
即证.(6分)
设,
则.
当1<x<e2时,φ'(x)>0,
所以φ(x)在区间(1,e2)上为增函数.(7分)
从而当1<x<e2时,φ(x)>φ(1)=0,
即,
故.(8分)
解:(Ⅲ)由题设,.
令g(x)-h1(x)=0,
则,
即.(9分)
设,
h3(x)=-x2+x+6(x>0),
则,
由,得x>4.
所以h2(x)在(4,+∞)上是增函数,
在(0,4)上是减函数.(10分)
又h3(x)在(0,)上是增函数,
在(,+∞)上是减函数.
因为当x→0时,h2(x)→+∞,h3(x)→6.
又h2(1)=2,h3(1)=6,h2(4)=4-2ln4>0,h3(4)=-6,
则函数h2(x)与h3(x)的大致图象如下:(12分)
由图可知,当x>0时,两个函数图象有2个交点,
故函数y=g(x)-h1(x)有2个零点.(13分)
解析分析:(Ⅰ)由题设,g(x)=x2-alnx,则.由已知,g'(1)=0,a=2.于是,则.由此能确定确定函数h(x)的单调性.(Ⅱ)当1<x<e2时,0<lnx<2,即0<f(x)<2.欲证,只需证x[2-f(x)]<2+f(x),即证.由此能够证明当1<x<e2时,恒有成立.(Ⅲ)由题设,.令g(x)-h1(x)=0,则.设,h3(x)=-x2+x+6(x>0),则,由,得x>4.所以h2(x)在(4,+∞)上是增函数,在(0,4)上是减函数.由此入手能够确定函数y=g(x)-h1(x)的零点个数.
点评:本题考函数的恒成立的应用,对数学思维的要求比较高,要求学生理解“存在”、“恒成立”,以及运用一般与特殊的关系进行否定,本题有一定的探索性.综合性强,难度大,易出错.解题时要认真审题,注意导数的合理运用.