已知f(x)=
(1)若a=1时,f(x)的单调区间、极值; (2)求证:在(1)的条件下,f(x)>g(x)+
(3)是否存在实数a,使f(x)的最小值是-1,若存在,求出a的值;若不存在,说明理由. |
(1)∵当a=1时,f(x)=
+lnx,∴f′(x)=-1 x
+1 x2
=1 x
,(1分)x-1 x2
∴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,(3分)
∴f(x)的单调递减区间为(0,1);单调递增区间为(1,e);
f(x)的极小值为f(1)=1.(4分)
(2)由(1)知f(x)在(0,e]上的最小值为1,(5分)
令h(x)=g(x)+
=1 2
+lnx x
,x∈(0,e]∴h′(x)=1 2
,(6分)1-lnx x2
当0<x<e时,h′(x)>0,h(x)在(0,e]上单调递增,(7分)
∴h(x)max=h(e)=
+1 e
<1 2
+1 2
=1=f(x)min,1 2
∴在(1)的条件下,f(x)>g(x)+
,(8分)1 2
(3)假设存在实数a,使f(x)=
+lnx,(x∈(0,e])有最小值-1,a x
∴f′(x)=-
+a x2
=1 x
,(9分)x-a x2
①当a≤0时,
∵0<x≤e,
∴f'(x)>0,
∴f(x)在(0,e]上单调递增,此时f(x)无最小值.(10分)
②当0<a<e时,
若0<x<a,则f'(x)<0,故f(x)在(0,a)上单调递减,
若a<x<e,则f'(x)>0,故f(x)在(a,e]上单调递增.f(x)min=f(a)=
+lna=-1,,得a=a a
,满足条件.(12分)1 e2
3当a≥e4时,∵0<x<e,
∴f'(x)<0,
∴f(x)在(0,e]上单调递减,f(x)min=f(e)=
+lne=-1,得a=-2e(舍去),所以,此时无解.(13分)a e
综上,存在实数a=
,使得当x∈(0,e]时f(x)的最小值是-1.(14分)1 e2
(3)法二:假设存在实数a,使f(x)=
+lnx,x∈(0,e])的最小值是-1,a x
故原问题等价于:不等式
+lnx≥-1,对x∈(0,e]恒成立,求“等号”取得时实数a的值.a x
即不等式a≥-x(1+lnx),对x∈(0,e]恒成立,求“等号”取得时实数a的值.
设g(x)=-x(1+lnx),即a=g(x)max,x∈(0,e](10分)
又g′(x)=-[(1+lnx)+x•
]=-(2+lnx)(11分)1 x
令g′(x)=0,得x=1 e2
当0<x<
,g'(x)>0,则g(x)在(0,1 e2
)单调递增;1 e2
当
<x<e,g'(x)<0,则g(x)在(1 e2
,e)单调递减,(13分)1 e2
故当x=
时,g(x)取得最大值,其值是g(1 e2
)=1 e 1 e2
故a=g(x)max=
.1 e2
综上,存在实数a=
,使得当x∈(0,e]时f(x)的最小值是-1.(14分)1 e2