问题 解答题
已知函数f(x)=ax(a∈R),g(x)=lnx-1.
(1)若函数h(x)=g(x)+1-
x
2
f(x)-2x存在单调递减区间,求a的取值范围;
(2)当a>0时,试讨论这两个函数图象的交点个数.
答案

(1)h(x)=lnx-

a
2
x2-2x(x>0),

h′(x)=

1
x
-ax-2.

若使h(x)存在单调递减区间,则h′(x)=

1
x
-ax-2<0在(0,+∞)上有解.

而当x>0时,

1
x
-ax-2<0⇔ax>
1
x
-2⇔a>
1
x2
-
2
x
问题转化为

a>

1
x2
-
2
x
在(0,+∞)上有解,故a大于函数
1
x2
-
2
x
在(0,+∞)上的最小值.

1
x2
-
2
x
=(
1
x
-1)
2
-1,
1
x2
-
2
x
在(0,+∞)上的最小值为-1,所以a>-1.

(2)令F(x)=f(x)-g(x)=ax-lnx+1(a>0)

函数f(x)=ax与g(x)=lnx-1的交点个数即为函数F(x)的零点的个数.

F′(x)=a-

1
x
(x>0)

令F(x)=a-

1
x
=0解得x=
1
a

随着x的变化,F(x),F(x)的变化情况如表:

(7分)

①当F(

1
a
)=2+lna>0,即a=e-2时,F(x)恒大于0,函数F(x)无零点.(8分)

②当F(

1
a
)=2+lna=0,即a=e-2时,由上表,函数F(x)有且仅有一个零点.

③F(

1
a
)=2+lna<0,即0<a<e-2时,显然1<
1
a

F(1)=a+1>0,所以F(1)F(

1
a
)<0•,

又F(x)在(0,

1
a
)内单调递减,

所以F(x)在(0,

1
a
)内有且仅有一个零点

当x>

1
a
时,F(x)=ln
(ea)x
x
+1

由指数函数y=(eax(ea>1)与幂函数y=x增长速度的快慢,知存在x0

1
a

使得

(ea)x0
x0
>1从而F(x0)=ln
(ea)x0
x0
+1>ln1+1=1>0

因而F(

1
a
)•F(x0<0)

又F(x)在(

1
a
,+∞)内单调递增,

F(x)在[

1
a
,+∞)上的图象是连续不断的曲线,

所以F(x)在(

1
a
,+∞)内有且仅有一个零点.

因此,0<a<e-2时,F(x)有且仅有两个零点.

综上,a>e-2,f(x)与g(x)的图象无交点;

当a=e-2时,f(x)与g(x)的图象有且仅有一个交点;

0<a<e-2时,f(x)与g(x)的图象有且仅有两个交点.

单项选择题
单项选择题