问题 解答题
设a>0,函数f(x)=lnx-ax,g(x)=lnx-
2(x-1)
x+1

(1)证明:当x>1时,g(x)>0恒成立;
(2)若函数f(x)无零点,求实数a的取值范围;
(3)若函数f(x)有两个相异零点x1、x2,求证:x1x2>e2
答案

(1)证明:g′(x)=

1
x
-
4
(x+1)2
=
(x-1)2
x(x+1)2
,由于已知x>1,∴g'(x)>0恒成立∴g(x)在(1,+∞)递增,∴g(x)>g(1)=0

∴x>1时,g(x)>0恒成立.

(2)f(x)=lnx-ax的定义域是(0,+∞),f′(x)=

1
x
-a=
1-ax
x

由于a>0,x>0,令f′(x)>0,解得0<x<

1
a

∴f(x)在(0,

1
a
)上递增,在(
1
a
,+∞)
上递减.

f(x)≤f(

1
a
)=-lna-1,欲使函数f(x)无零点,则只要-lna-1<0,即lna>-1,∴a>
1
e

故所求a的范围是(

1
e
,+∞).

(3)因为f(x)有两个相异的零点,又由于x>0,

故不妨令x1>x2>0,且有lnx1=ax1,lnx2=ax2 ,∴lnx1+lnx2=a(x1+x2),lnx1-lnx2=a(x1-x2),

要证x1x2e2⇔ln(x1x2)>2⇔lnx1+lnx2>2⇔a>

2
x1+x2
lnx1-lnx2
x1-x2
2
x1+x2
lnx1-lnx2
2(x1-x2)
x1+x2
⇔ln
x1
x2
2(
x1
x2
-1)
x1
x2
+1

t=

x1
x2
,则t>1,故只要证明lnt>
2(t-1)
t+1
,t>1
时恒成立,

而由(1)知t>1时,lnt-

2(t-1)
t+1
>0恒成立,即lnt>
2(t-1)
t+1
恒成立,从而证明x1x2e2

故x1x2>e2

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