问题 解答题
出定义在(0,+∞)上的三个函数:f(x)=lnx,g(x)=x2-af(x),h(x)=x-a
x
,已知g(x)在x=1处取极值.
(Ⅰ)确定函数h(x)的单调性;
(Ⅱ)求证:当1<x<e2时,恒有x<
2+f(x)
2-f(x)
成立;
(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.
答案

(Ⅰ)由题设,g(x)=x2-alnx,

g′(x)=2x-

a
x
.(1分)

由已知,g'(1)=0,

即2-a=0⇒a=2.(2分)

于是h(x)=x-2

x

h′(x)=1-

1
x
.(3分)

h′(x)=1-

1
x
>0⇒x>1,

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)>

2(x-1)
x+1
.(6分)

φ(x)=f(x)-

2(x-1)
x+1
=lnx-
2(x-1)
x+1

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,

lnx>

2(x-1)
x+1

x<

2+f(x)
2-f(x)
.(8分)

(Ⅲ)由题设,h1(x)=x-2

x
+6.

令g(x)-h1(x)=0,

x2-2lnx-(x-2

x
+6)=0,

2

x
-2lnx=-x2+x+6.(9分)

h2(x)=2

x
-2lnx,

h3(x)=-x2+x+6(x>0),

h2(x)=

1
x
-
2
x
=
x
-2
x

x
-2>0,得x>4.

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,

1
2
)上是增函数,

在(

1
2
,+∞)上是减函数.

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)

单项选择题
单项选择题