问题 解答题
已知函数f(x)=
1-x
ax
+lnx(x>0).
(1)当a=1时,求f(x)在[
1
2
,2]上的最小值;
(2)若函数f(x)在[
1
2
,+∞)上为增函数,求正实数a的取值范围;
(3)若关于x的方程1-x+2xlnx-2mx=0在区间[
1
e
,e]内恰有两个相异的实根,求实数m的取值范围.
答案

(1)当a=1时,f(x)=

1
x
+lnx-1,f′(x)=
1
x
-
1
x2
=
x-1
x2

令f′(x)=0,得x=1,

于是,当

1
2
<x<1时,f′(x)<0,当1<x<2时,f′(x)>0,

所以当x=1时f(x)取得极小值,且f(1)=0,

又f(

1
2
)=1-ln2,f(2)=ln2-
1
2

所以当x=1时函数f(x)取得最小值0.

(2)f′(x)=

1
x
-
1
ax2
=
ax-1
ax2

因为a为正实数,由定义域知x>0,

所以函数的单调递增区间为[

1
a
,+∞),

又函数f(x)在[

1
2
,+∞)上为增函数,所以0<
1
a
1
2

所以a≥2;

(3)方程1-x+x2lnx-2mx=0在区间[

1
e
,e]内恰有两个相异的实数根,

推得方程

1-x
2x
+lnx-m=0在区间[
1
e
,e]内恰有两个相异的实数根,即方程
1-x
2x
+lnx=m
在区间[
1
e
,e]内恰有两个相异的实数根,

则函数g(x)=

1-x
2x
+lnx的图象与函数y=m的图象在区间[
1
e
,e]内恰有两个交点.

考察函数g(x)=

1-x
2x
+lnx,g′(x)=-
1
2x2
+
1
x
=
2x-1
2x2
,则g(x)在区间[
1
e
1
2
]
为减函数,在[
1
2
,e]
为增函数,

则有:g(e)=

1-e
2e
+lne=
1-e
2e
+1=
1+e
2e
>0,

g(

1
2
)=
1-
1
2
1
2
+ln
1
2
=
1
2
-ln2<0,

g(

1
e
)=
1-
1
e
1
e
+ln
1
e
=
e-1
2
-1=
e-3
2
<0<g(e),

画函数g(x)=

1-x
2x
+lnx,x∈[
1
e
,e]的草图,要使函数g(x)=
1-x
2x
+lnx
的图象与函数y=m的图象在区间[
1
e
,e]内恰有两个交点,

则要满足g(

1
2
)<m≤g(
1
e
),

所以m的取值范围为{m|

1
2
-ln2<m≤
e-3
2
}.

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选择题