问题
解答题
已知函数f(x)=lnx-
(1)讨论函数f(x)的单调性; (2)设函数f(x)有极值点x0,证明:f(x0)≤-
(3)若方程f(x)=3有两个不相等的实根x1,x2,且x1<x2,证明:f'(
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答案
(1)f′(x)=
-ax-2=-1 x
.ax2+2x-1 x
若a≤-1时,则f′(x)≥0,∴f(x)在(0,+∞)上是增函数.
若-1<a<0时,则f(x)在(0,
),(-1+ 1+a a
,(-1- 1+a a
+∞)上是增函数,在(-1+ 1+a a
,-1+ 1+a a
)上是减函数.-1- 1+a a
若a>0时,则f(x)在(0,
)上是增函数,在(-1+ 1+a a
,+∞)上是减函数.…(4分)-1+ 1+a a
(2)由f′(x0)=
-ax0-2=-1 x0
=0得:ax02=1-2x0ax02+2x0-1 x0
∴f(x0)=lnx0-
(1-2x0)-2x0=lnx0-x0-1 2
.1 2
设φ(x)=lnx-x-
,x∈(0,1)时,φ′(x)>0.1 2
当x∈(1,+∞)时,φ′(x)<0.
∴φ(x)的最大值为φ(1)=-
.于是:f(x0)≤φ(1)=-3 2
.--------(9分)3 2
(3)若f′(
)=0,则x1+x2 2
-a2 x1+x2
-2=0.x1+x2 2
∵lnx1-
ax12-2x1=3,lnx2-1 2
ax22-2x2=3.∴ln1 2
=x2 x1
(x22-x12)+2(x2-x1)=(x2-x1)[a 2
(x2+x1)+2]=(x2-x1)a 2
=2 x2+x1 2(1-
)x2 x1 1+ x2 x1
令
=t,则t>1.设H(t)=lnt-x2 x1
.2(1-t) 1+t
∴H′(t)=
+1 t
>0∴H(t)>H(1)=04 (1+t)2
故∴
≠ln2(1-
)x2 x1 1+ x2 x1
,即f′(x2 x1
)≠0-----(14分)x1+x2 2