已知函数f(x)是定义在[-e,0)∪(0,e]上的奇函数,当x∈(0,e]时,f(x)=ax+lnx(其中e是自然界对数的底,a∈R) (1)求f(x)的解析式; (2)设g(x)=
(3)是否存在实数a,使得当x∈[-e,0)时,f(x)的最小值是3?如果存在,求出实数a的值;如果不存在,请说明理由. |
(1)设x∈[-e,0),则-x∈(0,e],∴f(-x)=-ax+ln(-x),
又∵f(x)是定义在[-e,0)∪(0,e]上的奇函数,
∴f(x)=-f(-x)=ax-ln(-x),
∴函数f(x)的解析式为f(x)=ax-ln(-x),x∈[-e,0) ax+lnx,x∈(0,e]
(2)证明:当x∈[-e,0)且a=-1时,f(x)=-x-ln(-x),g(x)=
,ln(-x) -x
设h(x)=
+ln(-x) -x
,1 2
∵f′(x)=-1-
=-1 x
,x+1 x
∴当-e≤x≤-1时,f'(x)≤0,此时f(x)单调递减;
当-1<x<0时,f'(x)>0,此时f(x)单调递增,
∴f(x)min=f(-1)=1>0,
又∵h′(x)=
,ln(-x)-1 x2
∴当-e≤x<0时,h'(x)≤0,此时h(x)单调递减,
∴h(x)max=h(-e)=
+1 e
<1 2
+1 2
=1=f(x)min1 2
∴当x∈[-e,0)时,f(x)>h(x),即f(x)>g(x)+1 2
(3)假设存在实数a,使得当x∈[-e,0)时,f(x)=ax-ln(-x)有最小值是3,
则f′(x)=a-
=1 x ax-1 x
(ⅰ)当a=0,x∈[-e,0)时,f′(x)=-
>0.f(x)在区间[-e,0)上单调递增,1 x
f(x)min=f(-e)=-1,不满足最小值是3
(ⅱ)当a>0,x∈[-e,0)时,f'(x)>0,f(x)在区间[-e,0)上单调递增,
f(x)min=f(-e)=-ae-1<0,也不满足最小值是3
(ⅲ)当-
≤a<0,由于x∈[-e,0),则f′(x)=a-1 e
≥0,1 x
故函数f(x)=ax-ln(-x)是[-e,0)上的增函数.
∴f(x)min=f(-e)=-ae-1=3,解得a=-
<-4 e
(舍去)1 e
(ⅳ)当a<-
时,则1 e
当-e≤x<
时,f′(x)=a-1 a
<0,此时函数f(x)=ax-ln(-x)是减函数;1 x
当
<x<0时,f′(x)=a-1 a
>0,此时函数f(x)=ax-ln(-x)是增函数.1 x
∴f(x)min=f(
)=1-ln(-1 a
)=3,解得a=-e21 a
综上可知,存在实数a=-e2,使得当x∈[-e,0)时,f(x)有最小值3.