问题 解答题

已知P(x,y)为函数y=lnx图象上一点,O为坐标原点,记直线OP的斜率f(x).

(Ⅰ)求f(x)的最大值;

(Ⅱ)令g(x)=x2-ax•f(x),试讨论函数g(x)在区间(1,ea)上零点的个数(e为自然对数的底数,e=2.71828…).

答案

(Ⅰ)由题意知f(x)=

lnx
x

∴f′(x)=

1-lnx
x2

当x∈(0,e)时,f′(x)>0,f(x)在(0,e)上递增;

当x∈(e,+∞)时,f′(x)<0,f(x)在(e,+∞)上递减;

所以,f(x)的最大值为f(e)=

1
e
.…(4分)

(Ⅱ)∵ea>1

∴a>0,且ea-a>0

因为g(x)=x2-ax•f(x)=g(x)=x2-alnx,

所以g′(x)=2x-

a
x
=
2x2-a
x
=
2(x-
2a
2
)(x+
2a
2
)
x

当x∈(0,

2a
x
)时,g′(x)<0,当x∈(
2a
x
,+∞)时,g′(x)>0,

所以g(x)在(0,

2a
x
)上是减函数,在(
2a
x
,+∞)上是增函数.

所以,当x=

2a
x
时,g(x)取最小值g(
2a
x
)=
a
2
(1-ln
a
2
)        …(7分)

下面讨论函数g(x)的零点情况.  

①当

a
2
(1-ln
a
2
)>0,即0<a<2e时,

函数g(x)在(1,ea)上无零点;

②当

a
2
(1-ln
a
2
)=0,即a=2e时,
2a
2
=
e

a
2
<a<ea<e2a

2a
2
<ea,则1<
2a
2
<ea

而g(1)=1>0,g(

2a
2
)=0,g(ea)>0

∴g(x)在(1,ea)上有一个零点;

③当

a
2
(1-ln
a
2
)<0,即a>2e时,ea
2a
2
e
>1,

由于g(1)=1>0,g(

2a
x
)=
a
2
(1-ln
a
2
)<0,

g(ea)>e2a-alnea=e2a-a2=(ea-a)(ea+a)>0,

所以,函数g(x)在(1,ea)上有两个零点.

综上所述,g(x)在(1,ea)上,有结论:

当0<a<2e时,函数g(x)无零点;

当a=2e 时,函数g(x)有一个零点;

当a>2e时,函数g(x)有两个零点.…(10分)

单项选择题
单项选择题 A3/A4型题