问题 解答题
已知函数f(x)=ax+xlnx的图象在点x=e(e为自然对数的底数)处的切线斜率为3.
(Ⅰ)求实数a的值;
(Ⅱ)若函数g(x)=
f(x)
x
+
9
2(x+1)
-k
仅有一个零点,求实数k的取值范围.
(Ⅲ)若f(x)>t(x-1)(t∈Z)对任意x>1恒成立,求t的最大值.
答案

(1)由已知得f′(x)=a+lnx+1,

故f′(e)=3,

即a+lne+1=3,

∴a=1.

(2)∵g(x)=

x+xlnx
x
+
9
2(x+1)
-k

=1+lnx+

9
2(x+1)
-k(x>0),

g(x)=

1
x
-
9
2(x+1)2
=
(2x-1)(x-2)
2x(x+1)2
,(x>0)

令g′(x)=0,解得x=

1
2
,或x=2,

列表如下

 x (0,
1
2
 
1
2
 (
1
2
,2
 2(2,+∞) 
 g′(x)+- 0+
 g(x) 极大值

4-ln2-k

  极小值

5
2
+ln2-k
由于x→0时,g(x)→-∞,x→+∞,g(x)→+∞,

要使g(x)仅有一个零点,则必须

4-ln2-k<0
5
2
+ln2-k<0
,或
5
2
+ln2-k>0
4-ln2-k>0

∴k>4-ln2,或k<

5
2
+ln2,

∴k∈(-∞,

5
2
+ln2)∪(4-ln2,+∞).

(3)由x+xlnx>t(x-1)在x>1时恒成立,

即t<

x+xlnx-2
x-1
在x>1恒成立,

令p(x)=

x+xlnx
x-1
(x>1),p(x)=
x-lnx-2
(x-1)2

令h(x)=x-lnx-2,x>1,

h(x)=1-

1
x
=
x-1
x
>0,

∴h(x)在(1,+∞)上单调增加,

∵h(3)=1-ln3<0,

h(4)=2-2ln2>0,

∴h(x)在(1,+∞)上在唯一实数根x0,且满足x0∈(3,4),

当x∈(1,x0)时,h(x)<0,∴p(x)=

x-lnx-2
(x-1)2
<0,

函数p(x)在(1,x0)上单调递减,

当x∈(x0,+∞)时,h(x)>0,∴p(x)=

x-lnx-2
(x-1)2
>0,

函数p(x)在(1,x0)上单调递增,

p(x)min=p(x0)=

x0(1+lnx0)
x0-1

∵h(x0)=0,即x0-lnx0-2=0,

∴lnx0=x0-2.

p(x)min=p(x0)=

x0(1+lnx0)
x0-1
=x0∈(3,4),

∴t<p(x)min=p(x0)=

x0(1+lnx0)
x0-1
=x0∈(3,4),

故t的最大值为3.

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