问题 选择题

设a>0,方程xlnx+(a-x)ln(a-x)=0有解,则a的取值范围是(  )

A.(0,1]

B.(0,2]

C.(1,2]

D.(1,3]

答案

由题意设f(x)=xlnx+(a-x)ln(a-x),且0<x<a,

则原题可转化为f(x)=0在(0,a)有解,求a的范围,

∴f′(x)=1+lnx-1-ln(a-x)=lnx-ln(a-x)

则f″(x)=

1
x
-
1
x-a
=
-a
x(x-a)

由题意得0<x<a,又∵a>0,∴f″(x)恒大于0,

∴f′(x)在(0,a)为增函数,

令f′(x)=0,得x=

a
2
,则0<
a
2
<a,

∴f′(x)在(0,

a
2
)恒小于零,在(
a
2
,a)恒大于零,

则f(x)在(0,

a
2
)递减,在(
a
2
,a)递增

要使f(x)在(0,a)有解,

则f(x)的最小值:f(

a
2
)=
a
2
ln
a
2
+(a-
a
2
)ln(a-
a
2
)=aln(
a
2
)≤0,

设g(x)=

x
2
lnx,x>0,

g′(x)=

1
2
lnx+
1
2
=0,得x=
1
e

∴g(x)在(0,

1
e
)递减,在(
1
e
,+∞)递增,

∵当x趋向于零时,g(x)=

x
2
lnx<0,最小值g(
1
e
)<0,

且g(1)=

1
2
ln1=0,此时a=2,

又由a>0,解得a的范围为(0,2],

故选B.

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