问题
解答题
已知函数f(x)=
(I)若曲线y=f(x)在点(1,f(1))处的切线与X轴平行,求函数f(x)的单调区间; (II)若对一切正数x,都有f(x)≤-1恒成立,求a的取值集合. |
答案
(Ⅰ)∵f′(x)=
-1,1 ax
∴曲线y=f(x)在点(1,f(1))处的切线斜率为k=f′(1)=
-1,1 a
依题意
-1=0,解得a=1,1 a
∴f(x)=lnx-x,f′(x)=
-1,1 x
当0<x<1时,f′(x)>0,函数f(x)单调递增;当x>1时,f′(x)<0,函数f(x) 单调递减;
所以函数f(x)的单调增区间为(0,1),减区间为(1,+∞);
(Ⅱ)若a<0,因为此时对一切x∈(0,1),都有
>0,x-1<0,所以lnx a
>x-1,与题意矛盾,lnx a
又a≠0,故a>0,由f′(x)=
-1,令f′(x)=0,得x=1 ax
.1 a
当0<x<
时,f′(x)>0,函数f(x)单调递增;当x>1 a
时,f′(x)<0,函数f(x) 单调递减;1 a
所以f(x)在x=
处取得最大值1 a
ln1 a
-1 a
,1 a
故对∀x∈R+,f(x)≤-1恒成立,当且仅当对∀a∈R+,
ln1 a
-1 a
≤-1恒成立.1 a
令
=t,g(t)=tlnt-t,t>0.则g′(t)=lnt,1 a
当0<t<1时,g′(t)<0,函数g(t)单调递减;当t>1时,g′(t)>0,函数g(t)单调递增;
所以g(t)在t=1处取得最小值-1,
因此,当且仅当
=1,即a=1时,1 a
ln1 a
-1 a
≤-1成立.1 a
故a的取值集合为{1}.