已知函数f(x)=ax-lnx,g(x)=
( I)当a=1时,求函数f(x)的单调区间; ( II)当a=1时,对任意x1,x2∈(0,e],求证:f(x1)>g(x2)+
( III)令h(x)=f(x)-g(x)•x,问是否存在实数a使得h(x)的最小值是3,如果存在,求出a的值;如果不存在,说明理由. |
( I)当a=1时,f(x)=x-lnx,x∈(0,e]
∴f′(x)=1-
=1 x x-1 x
令f'(x)>0∴1<x<e令f'(x)<0∴0<x<1
∴f(x)的单调增区间为(1,e),减区间为(0,1)
( II)由( I)知f(x)在(0,e]的最小值为f(1)=1
又g′(x)=
g'(x)≥0在区间(0,e]上成立1-lnx x2
∴g(x)在(0,e]单调递增,故g(x)在区间(0,e]上有最大值g(e)=1 e
要证对任意x1,x2∈(0,e],f(x1)>g(x2)+17 27
即证f(x1)min>g(x2)max+17 27
即证1>
+1 e
,即证e>2.717 27
故命题成立
( III)h(x)=f(x)-g(x)•x=ax-2lnx,x∈(0,e]
∴h′(x)=a-
=2 x ax-2 x
(1)当a=0时,h'(x)<0,∴h(x)在(0,e]单调递减,
故h(x)的最小值为h(e)=-2,舍去
(2)当a>0时,由h'(x)<0,得0<x<2 a
①当0<a≤
时,2 e
≥e,2 a
∴h(x)在(0,e]单调递减,故h(x)的最小值为h(e)=ae-2=3,
∴a=
>5 e
,舍去2 e
②当a>
时,2 e
<e,2 a
∴h(x)在(0,
]单调递减,在(2 a
,e)单调递增,2 a
故h(x)的最小值为h(
)=2-2ln2 a
=3,a=22 a
,满足要求e
(3)当a<0时,h'(x)<0在(0,e]上成立,
∴h(x)在(0,e]单调递减,故h(x)的最小值为h(e)=ae-2=3∴a=
>5 e
,舍去2 e
综合上述,满足要求的实数a=2e