问题 解答题

设函数f(x)=ax•lnx(a>0).

(Ⅰ)当a=2时,判断函数g(x)=f(x)-4(x-1)的零点的个数,并且说明理由;

(Ⅱ)若对所有x≥1,都有f(x)≤x2-1,求正数a的取值范围.

答案

(Ⅰ)当a=2时,g(x)=f(x)-4(x-1)=2xlnx-4x+4的定义域是(0,+∞)求导,得g′(x)=2(lnx-1)

<0,0<x<e
=0,x=e
>0,x>e

所以,g(x)在(0,e)上为减函数,在(e,+∞)上为增函数,g(x)min=g(e)=2(2-e)<0.

又g(1)=0,根据g(x)在(0,e)上为减函数,

则g(x)在(0,e)上恰有一个零点;

又g(e2)=4>0,则g(e)g(e2)<0,

所以g(x)在(e,e2)上恰有一个零点,

再根据g(x)在(e,+∞)上为增函数,g(x)在(e,+∞)上恰有一个零点.

综上所述,函数g(x)=f(x)-4(x-1)的零点的个数为2.

(Ⅱ)令F(x)=f(x)-(x2-1)=axlnx-x2+1(a>0,x≥1),

求导,再令G(x)=F'(x)=a(lnx+1)-2x,

G′(x)=

a
x
-2

(ⅰ)若0<a≤2,当x≥1时,G′(x)=

a
x
-2≤0,

故G(x)在[1,+∞)上为减函数,

所以当x≥1时,G(x)≤G(1)=a-2≤0,即F'(x)≤0,

则F(x)在[1,+∞)上为减函数,

所以当x≥1时,F(x)≤F(1)=0,即f(x)≤x2-1成立;

(ⅱ)若a>2,方程G'(x)=0的解为x=

a
2
>1,

则当1≤x≤

a
2
时,G′(x)=
a
x
-2≥0

故G(x)在[1,

a
2
]上为增函数,

所以当1≤x≤

a
2
时,G(x)≥G(1)=a-2>0,即F'(x)>0,

则F(x)在[1,

a
2
]上为增函数,

所以当1<x<

a
2
时,F(x)>F(1)=0,即f(x)>x2-1成立,此时不合题意.

综上,满足条件的正数a的取值范围是(0,2].

单项选择题 A3/A4型题
填空题