问题 解答题

已知函数f(x)=lnx+ax.

(I)若对一切x>0,f(x)≤1恒成立,求a的取值范围;

(II)在函数f(x)的图象上取定两点A(x1,f(x1)),B(x2,f(x)2)(x1<x2),记直线AB的斜率为k,证明:存在x0∈(x1,x2),使f′(x0)=k成立.

答案

(I)对一切x>0,f(x)≤1恒成立,即对一切x>0,lnx+ax≤1恒成立,∴a≤

1
x
-
lnx
x

令g(x)=

1
x
-
lnx
x
,则g′(x)=
lnx-2
x2

令g′(x)<0,可得0<x<e2;令g′(x)>0,可得x>e2

∴x=e2时,g(x)取得最小值g(e2)=-

1
e2

∴a≤-

1
e2

(II)证明:由题意,k=

f(x2)-f(x1)
x2-x1
=
lnx2-lnx1
x2-x1
+a

要证明存在x0∈(x1,x2),使f′(x0)=k成立,只要证明f′(x)-k=0在(x1,x2)内有解即可

令h(x)=f′(x)-k=

1
x
-
lnx2-lnx1
x2-x1
,只要证明h(x)在(x1,x2)内存在零点即可

∵h(x)在(x1,x2)内是减函数,只要证明h(x1)>0,h(x2)<0

即证

x2
x1
-1-ln
x2
x1
>0,
x1
x2
-1-ln
x1
x2
>0

令F(t)=t-1-lnt(t>0),∵F′(t)=1-

1
t
,∴函数在(0,1)上单调递减,在(1,+∞)上单调递增

∴函数在t=1时,取得最小值0,∴F(t)≥0

x1
x2
>0且
x1
x2
≠1
x2
x1
>0且
x2
x1
≠1

x2
x1
-1-ln
x2
x1
>0,
x1
x2
-1-ln
x1
x2
>0

∴结论成立.

选择题
不定项选择