问题 解答题

已知f(x)=ax-lnx,a∈R

(Ⅰ)当a=2时,求曲线f(x)在点(1,f(x))处的切线方程;

(Ⅱ)若f(x)在x=1处有极值,求f(x)的单调递增区间;

(Ⅲ)是否存在实数a,使f(x)在区间(0,e]的最小值是3,若存在,求出a的值;若不存在,说明理由.

答案

(I)当a=2时,f(x)=2x-lnx,函数的定义域为(0,+∞)

求导函数可得:f′(x)=2-

1
x

∴f′(1)=1,f(1)=2

∴曲线f(x)在点(1,f(1))处的切线方程为y-2=x-1,即x-y+1=0;

(II)∵f(x)在x=1处有极值,∴f′(1)=0

∵f′(x)=a-

1
x

∴a-1=0,∴a=1

∴f′(x)=1-

1
x

令f′(x)>0,可得x<0或x>1

∵x>0,∴x>1

∴f(x)的单调递增区间为(1,+∞);

(III)假设存在实数a,使f(x)在区间(0,e]的最小值是3,

①当a≤0时,∵x∈(0,e],∴f′(x)<0,∴f(x)在区间(0,e]上单调递减

∴f(x)min=f(e)=ae-1=3,∴a=

4
e
(舍去);

②当0<

1
a
<e时,f(x)在区间(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=e3,满足条件;

③当

1
a
≥e时,∵x∈(0,e],∴f′(x)<0,∴f(x)在区间(0,e]上单调递减

∴f(x)min=f(e)=ae-1=3,∴a=

4
e
(舍去),

综上所述,存在实数a=

4
e
,使f(x)在区间(0,e]的最小值是3.

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