问题 解答题
已知函数f(x)=alnx+
1
x
(a>0)

(Ⅰ)求函数f(x)的单调区间和极值;
(Ⅱ)已知对任意的x>0,ax(2-lnx)≤1恒成立,求实数a的取值范围;
(Ⅲ)是否存在实数a使得函数f(x)在[1,e]上最小值为0?若存在,试求出a的值;若不存在,请说明理由.
答案

(Ⅰ)函数的定义域为(0,+∞)

求导函数可得f′(x)=

a
x
-
1
x2
=
ax-1
x2

由f′(x)>0,可得x>

1
a
;由f′(x)<0,可得0<x<
1
a

∴函数f(x)的单调增区间为(

1
a
,+∞),单调减区间为(0,
1
a
)

x=

1
a
时,函数取得极大值为f(
1
a
)=-alna+a

(Ⅱ)已知对任意的x>0,ax(2-lnx)≤1恒成立,则

①2-lnx>0时,a≤

1
x(2-lnx)
恒成立

g(x)=

1
x(2-lnx)

g′(x)=

lnx-1
[x(2-lnx)]2

当lnx<1时,g′(x)<0,当1<lnx<2时,g′(x)>0,

∴lnx=1时,即x=e时,函数取得最小值为g(e)=

1
e

a≤

1
e

②2-lnx<0时,a≥

1
x(2-lnx)
恒成立

g(x)=

1
x(2-lnx)

g′(x)=

lnx-1
[x(2-lnx)]2

当2-lnx<0时,g′(x)>0,

∴函数在(e2,+∞)上单调增,函数无最大值,故此时a≥

1
x(2-lnx)
不恒成立;

∴实数a的取值范围是(-∞,

1
e
];

(Ⅲ)不存在a,使得函数f(x)在[1,e]上最小值为0

由(Ⅰ)知函数f(x)的单调增区间为(

1
a
,+∞),单调减区间为(0,
1
a
)

1≤

1
a
≤e,即
1
e
≤a≤1
,则函数f(x)在[1,e]上最小值为f(
1
a
)=-alna+a
=0,

∴a=e,不满足题意

0<

1
a
<1,即a>1,则函数f(x)在[1,e]上最小值为f(1)=1,不满足题意

综上知,不存在a,使得函数f(x)在[1,e]上最小值为0.

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