问题 解答题

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.

答案

(1)f(x)的定义域为(0,+∞),所以f′(x)=

1
x
-a=
1-ax
x
.    …(2分)

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)=

1
x
-a=
1-ax
x
,x>0.

令f′(x)=0得x=

1
a
.因为x∈(0,
1
a
)时,f′(x)>0,x∈(
1
a
,+∞)时,f′(x)<0,

所以f(x)在(0,

1
a
)递增,在(
1
a
,+∞)递减,…(5分)

①当0<

1
a
≤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;

②当1<

1
a
<2,即
1
2
<a<1时,f(x)在(1,
1
a
)上递增,在( 
1
a
,2)上递减,

所以x=

1
a
时,f(x)取最大值f(
1
a
)=-lna-1;

③当

1
a
≥2,即0<a≤
1
2
时,f(x)在(1,2)上递增,所以x=2时,f(x)取最大值f(2)=ln2-2a.

综上,①当0<a≤

1
2
时,f(x)最大值为ln2-2a;②当
1
2
<a<1时,f(x)最大值为-lna-1;

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)=

2x2-2mx-2m
x
,令g′(x)=0,x2-mx-m=0.

因为m>0,x>0,所以x1=

m-
m2+4m
2
<0(舍去),x2=
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)

g(x2)=0
g′(x2)=0

x22
-2mlnx2-2mx2=0
x22
-mx2-m=0

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

m+
m2+4m
2
=1,

解得m=

1
2
.                           …(12分)

单项选择题
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