已知f(x)=ax-lnx,x∈(0,e],其中e是自然常数,a∈R.
(1)讨论a=1时,f(x)的单调性、极值;
(2)设g(x)=x2-x+3b2-2b.当a=1时,若对任意x1∈(0,e],存在x2∈[1,2],使f(x1)≥g(x2),求b的取值范围;
(3)是否存在实数a,使f(x)的最小值是3,若存在,求出a的值;若不存在,说明理由.
(1)当a=1时f(x)=x-lnx,f′(x)=1-
=1 x
.x-1 x
所以当0<x<1时,f′(x)<0,此时f(x)单调递减;当1<x<e时,f′(x)>0,此时f(x)单调递增.
所以f(x)的极小值为f(1)=1.
(2)若对任意x1∈(0,e],存在x2∈[1,2],使f(x1)≥g(x2),等价于f(x1)min≥g(x2)min.
由(1)知当x1∈(0,e]时,f(x1)有极小值为1,即当x1∈(0,e]时,f(x1)min=1,
因为g(x)=x2-x+3b2-2b的对称轴为x=
,1 2
所以g(x)=x2-x+3b2-2b在x2∈[1,2]上单调递增,其最小值为g(1)=3b2-2b,
所以有3b2-2b≤1,解得-
≤b≤1. 1 3
故b的取值范围为[-
,1]. 1 3
(3)假设存在实数a,使f(x)=ax-lnx(x∈(0,e])有最小值3,f′(x)=a-
=1 x
.ax-1 x
①当a≤0时,f(x)在(0,e]上单调递减,f(x)min=f(e)=ae-1=3,a=
(舍去),所以,此时f(x)无最小值.4 e
②当0<
<e时,f(x)在(0,1 a
)上单调递减,在(1 a
,e]上单调递增,f(x)min=f(1 a
)=1+lna=3,a=e2,满足条件.1 a
③当
≥e时,f(x)在(0,e]上单调递减,f(x)min=f(e)=ae-1=3,a=1 a
(舍去),4 e
所以,此时f(x)无最小值.
综上,存在实数a=e2,使得当x∈(0,e]时f(x)有最小值3.