问题 解答题
已知函数g(x)=
1
x•sinθ
+lnx在[1,+∞)
上为增函数,且θ∈(0,π),f(x)=mx-
m-1+2e
x
-lnx
,m∈R.
(1)求θ的值;
(2)当m=0时,求函数f(x)的单调区间和极值;
(3)若在[1,e]上至少存在一个x0,使得f(x0)>g(x0)成立,求m的取值范围.
答案

(1)∵函数g(x)=

1
x•sinθ
+lnx在[1,+∞)上为增函数,

∴g′(x)=-

1
x2sinθ
+
1
x
≥0在[1,+∞)上恒成立,

xsinθ-1
x2sinθ
≥0,

∵θ∈(0,π),∴sinθ>0,

故要使xsinθ-1≥0在[1,+∞)恒成立,

只需1×sinθ-1≥0,即sinθ≥1,只需sinθ=1,

∵θ∈(0,π),∴θ=

π
2

(2)f(x)的定义域为(0,+∞).

当m=0时,f(x)=

1-2e
x
-lnx,f′(x)=
(2e-1)-x
x2

当0<x<2e-1时,f′(x)>0,f(x)单调递增,当x>2e-1时,f′(x)<0,f(x)单调递减;

所以f(x)的增区间是(0,2e-1),减区间是(2e-1,+∞),当x=2e-1时,f(x)取得极大值f(2e-1)=-1-ln(2e-1).

(3)令F(x)=f(x)-g(x)=mx-

m+2e
x
-2lnx,

①当m≤0时,x∈[1,e],mx-

m
x
≤0,-2lnx-
2e
x
<0,

∴在[1,e]上不存在一个x0,使得f(x0)>g(x0)成立.

②当m>0时,F′(x)=m+

m+2e
x2
-
2
x
=
mx2-2x+m+2e
x2

∵x∈[1,e],∴2e-2x≥0,mx2+m>0,

∴F′(x)>0在[1,e]恒成立.

故F(x)在[1,e]上单调递增,

F(x) max=F(e)=me-

m
e
-4,

只要me-

m
e
-4>0,解得m>
4e
e2-1

故m的取值范围是(

4e
e2-1
,+∞)

单项选择题
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