设函数f(x)=lnx-ax,a∈R.
(1)当x=1时,函数f(x)取得极值,求a的值;
(2)当a>0时,求函数f(x)在区间[1,2]的最大值;
(3)当a=-1时,关于x的方程2mf(x)=x2(m>0)有唯一实数解,求实数m的值.
(1)f(x)的定义域为(0,+∞),所以f′(x)=
-a=1 x
. …(2分)1-ax x
因为当x=1时,函数f(x)取得极值,所以f′(1)=1-a=0,所以a=1.
经检验,a=1符合题意.(不检验不扣分) …(4分)
(2)f′(x)=
-a=1 x
,x>0.1-ax x
令f′(x)=0得x=
.因为x∈(0,1 a
)时,f′(x)>0,x∈(1 a
,+∞)时,f′(x)<0,1 a
所以f(x)在(0,
)递增,在(1 a
,+∞)递减,…(5分)1 a
①当0<
≤1,即a≥1时,f(x)在(1,2)上递减,所以x=1时,f(x)取最大值f(1)=-a;1 a
②当1<
<2,即1 a
<a<1时,f(x)在(1,1 2
)上递增,在( 1 a
,2)上递减,1 a
所以x=
时,f(x)取最大值f(1 a
)=-lna-1;1 a
③当
≥2,即0<a≤1 a
时,f(x)在(1,2)上递增,所以x=2时,f(x)取最大值f(2)=ln2-2a.1 2
综上,①当0<a≤
时,f(x)最大值为ln2-2a;②当1 2
<a<1时,f(x)最大值为-lna-1;1 2
③当a≥1时,f(x)最大值为-a. …(8分)
(每种情形1分)
(3)因为方程2mf(x)=x2有唯一实数解,
所以x2-2mlnx-2mx=0有唯一实数解,
设g(x)=x2-2mlnx-2mx,
则g′(x)=
,令g′(x)=0,x2-mx-m=0.2x2-2mx-2m x
因为m>0,x>0,所以x1=
<0(舍去),x2=m- m2+4m 2
,m+ m2+4m 2
当x∈(0,x2)时,g′(x)<0,g(x)在(0,x2)上单调递减,
当x∈(x2,+∞)时,g′(x)>0,g(x)在(x2,+∞)单调递增,
当x=x2时,g(x)取最小值g(x2). …(10分)
则g(x2)=0 g′(x2)=0
即
-2mlnx2-2mx2=0x 22
-mx2-m=0x 22
所以2mlnx2+mx2-m=0,因为m>0,所以2lnx2+x2-1=0(*),
设函数h(x)=2lnx+x-1,因为当x>0时,h(x)是增函数,所以h(x)=0至多有一解.
因为h(1)=0,所以方程(*)的解为x2=1,即
=1,m+ m2+4m 2
解得m=
. …(12分)1 2