问题 解答题
已知f(x)=lnx-
a
x

(Ⅰ)当a>0时,判断f(x)在定义域上的单调性;
(Ⅱ)若f(x)<x2在(1,+∞)上恒成立,试求a的取值范围;
(Ⅲ)若f(x)在[1,e]上的最小值为
3
2
,求a的值.
答案

(I)已知函数定义域为(0,+∝),

又有a>0,则y2=-

a
x
是增函数,

y1=lnx与y2=-

a
x
都是增函数,

故f(x)=lnx-

a
x
在定义域上是增函数.

(Ⅱ)由已知f(x)<x2,即f(x)=lnx-

a
x
<x2,在(1,+∞)上恒成立,

即a>xlnx-x3在(1,+∞)上恒成立

令g(x)=xlnx-x3,则g′(x)=lnx-3x2+1,

又[g′(x)]'=

1
X
-6x<0,在(1,+∞)上恒成立,

所以g′(x)在(1,+∞)上为减函数,故g′(x)<g′(1)<0,

因此g(x)在(1,+∞)为减函数,

故a≥g(1),即a≥-1.(5分)

(III)分三种情况讨论,

(1)令f′(x)≥0,在[1,e]上恒成立,x+a≥0,即a≥-x,

则a≥-1时.此时f(x)在[1,e]上为增函数.

f(x)min=f(1)=-a=

3
2

得a=-

3
2
,(舍去)

(2)令f′(x)≤0,在[1,e]上恒成立,有x+a≤0,即a≤-x,

则a≤-e时.此时f(x)在[1,e]上为减函数.

则f(x)min=f(e)=1-

a
e
=
3
2

得a=-

e
2
(舍去),

(3)当-e<x<-1时,令f′(x)=0,得x0=-a,

当1<x<x0时,f′(x)<0,f(x)在(1,x0)上为减函数,

当x0<x<e时,f′(x)>0,f(x)在(x0,e)上为增函数,

f(x)min=f(-a)=ln(-a)+1=

3
2

解可得a=-

e

综上可得,a=-

e
.(6分).

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