出定义在(0,+∞)上的三个函数:f(x)=lnx,g(x)=x2-af(x),h(x)=x-a
(Ⅰ)确定函数h(x)的单调性; (Ⅱ)求证:当1<x<e2时,恒有x<
(Ⅲ)把函数h(x)的图象向上平移6个单位得到函数h1(x)的图象,试确定函数y=g(x)-h1(x)的零点个数,并说明理由. |
(Ⅰ)由题设,g(x)=x2-alnx,
则g′(x)=2x-
.(1分)a x
由已知,g'(1)=0,
即2-a=0⇒a=2.(2分)
于是h(x)=x-2
,x
则h′(x)=1-
.(3分)1 x
由h′(x)=1-
>0⇒x>1,1 x
所以h(x)在(1,+∞)上是增函数,在(0,1)上是减函数.(4分)
证明:(Ⅱ)当1<x<e2时,0<lnx<2,
即0<f(x)<2.(5分)
欲证x<
,2+f(x) 2-f(x)
只需证x[2-f(x)]<2+f(x),
即证f(x)>
.(6分)2(x-1) x+1
设φ(x)=f(x)-
=lnx-2(x-1) x+1
,2(x-1) x+1
则φ′(x)=
-1 x
=2(x+1)-2(x-1) (x+1)2
.(x-1)2 x(x+1)2
当1<x<e2时,φ'(x)>0,
所以φ(x)在区间(1,e2)上为增函数.(7分)
从而当1<x<e2时,φ(x)>φ(1)=0,
即lnx>
,2(x-1) x+1
故x<
.(8分)2+f(x) 2-f(x)
(Ⅲ)由题设,h1(x)=x-2
+6.x
令g(x)-h1(x)=0,
则x2-2lnx-(x-2
+6)=0,x
即2
-2lnx=-x2+x+6.(9分)x
设h2(x)=2
-2lnx,x
h3(x)=-x2+x+6(x>0),
则h2′(x)=
-1 x
=2 x
,
-2x x
由
-2>0,得x>4.x
所以h2(x)在(4,+∞)上是增函数,
在(0,4)上是减函数.(10分)
又h3(x)在(0,
)上是增函数,1 2
在(
,+∞)上是减函数.1 2
因为当x→0时,h2(x)→+∞,h3(x)→6.
又h2(1)=2,h3(1)=6,h2(4)=4-2ln4>0,h3(4)=-6,
则函数h2(x)与h3(x)的大致图象如下:(12分)
由图可知,当x>0时,两个函数图象有2个交点,
故函数y=g(x)-h1(x)有2个零点.(13分)