问题
解答题
已知函数f(x)=ax-1-lnx(a∈R). (Ⅰ)讨论函数f(x)在定义域内的极值点的个数; (Ⅱ)若函数f(x)在x=1处取得极值,对∀x∈(0,+∞),f(x)≥bx-2恒成立,求实数b的取值范围; (Ⅲ)当0<x<y<e2且x≠e时,试比较
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答案
函数f(x)的定义域为(0,+∞).f′(x)=a-
.1 x
(Ⅰ)当a≤0时,f′(x)<0在(0,+∞)上恒成立,函数在(0,+∞)单调递减,
∴在(0,+∞)上没有极值点;
当a>0时,由f′(x)>0得x>
,f′(x)<0得x<1 a
.f′(x)=0得x=1 a
.1 a
∴在(0,
)上递减,在(1 a
,+∞)上递增,即在x=1 a
处有极小值.1 a
∴当a≤0时在(0,+∞)上没有极值点,
当a>0时,在(0,+∞)上有一个极值点.(3分)
(Ⅱ)∵函数在x=
处取得极值,∴a=1,1 a
f(x)=x-1-lnx,
∵f(x)≥bx-2,移项得(1-b)x>lnx-1,再将b分离得出,b<1-
,令g(x)=1-lnx-1 x
,lnx-1 x
则令g′(x)=
,可知在(0,e2)上g′(x)<0,在(e2,+∞)上g′(x)>0,lnx-2 x2
∴g(x)在x=e2处取得极小值,也就是最小值.此时g(e2)=1-
,1 e2
所以b≤1-
.1 e2
(Ⅲ)由(Ⅱ)g(x)=1-
在(0,e2)上为减函数.0<x<y<e2且x≠e时,lnx-1 x
有g(x)>g(y),1-
>1-lnx-1 x
,整理得lny-1 y
>1-lnx x
①1-lny y
当0<x<e时,1-lnx>0,由①得,
>y x 1-lny 1-lnx
当e<x<e2时,1-lnx<0,由①得
<y x 1-lny 1-lnx