问题 解答题

已知函数f(x)=1nx-ax.

(Ⅰ)若f(x)的最大值为1,求a的值;

(Ⅱ)设l是函数f(x)=1nx-ax图象上任意一点的切线,证明:函数f(x)=1nx-ax的图象除该点外恒在直线l的下方.

答案

(Ⅰ)易知,函数f(x)的定义域为(0,+∞),

f(x)=

1
x
-a,①当a≤0时,f(x)≥0,∴函数f(x)单调递增,因此函数在(0,+∞)上无最大值,不符合题意,应舍去;

②当a>0时,f(x)=

-a(x-
1
a
)
x
,令f(x)=0,则x=
1
a

0<x<

1
a
时,f(x)>0,函数f(x)单调递增;当x>
1
a
时,f(x)<0,函数f(x)单调递减.

∴当x=

1
a
时,函数f(x)取得极大值,也即最大值.

f(

1
a
)=1,即ln
1
a
-1=1
,解得a=
1
e2

(Ⅱ)设P(x0,lnx0-ax0)是曲线f(x)=lnx-ax的图象上的任意一点,则过点P的切线的斜率为

1
x0
-a,

∴切线为y-(lnx0-ax0)=(

1
x0-a
)(x-x0),化为y=g(x)=(
1
x0
-a)x-1+lnx0

令h(x)=g(x)-f(x)=(

1
x0
-a)x-1+lnx0-(lnx-ax),

∴h(x)=

1
x0
-a-
1
x
+a=
x-x0
x0x
,令h(x)=0,解得x=x0

当0<x<x0时,h(x)<0,函数h(x)单调递减;当x>x0时,h(x)>0,函数h(x)单调递增.

因此当x=x0时,函数h(x)取得最小值,∴h(x)≥h(x0)=(

1
x0
-a)x0-1+lnx0-lnx0+ax0=0,

∴g(x)≥f(x),函数f(x)=1nx-ax的图象除切点外恒在直线l的下方.

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