已知函数f(x)=alnx+
(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. |
(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>
;由f′(x)<0,可得0<x<1 a 1 a
∴函数f(x)的单调增区间为(
,+∞),单调减区间为(0,1 a
)1 a
当x=
时,函数取得极大值为f(1 a
)=-alna+a;1 a
(Ⅱ)已知对任意的x>0,ax(2-lnx)≤1恒成立,则
①2-lnx>0时,a≤
恒成立1 x(2-lnx)
令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≥
恒成立1 x(2-lnx)
令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≥
不恒成立;1 x(2-lnx)
∴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(
,+∞),单调减区间为(0,1 a
)1 a
若1≤
≤e,即1 a
≤a≤1,则函数f(x)在[1,e]上最小值为f(1 e
)=-alna+a=0,1 a
∴a=e,不满足题意
若0<
<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1 a
综上知,不存在a,使得函数f(x)在[1,e]上最小值为0.