问题 解答题
已知函数f(x)=x+
a
x
(a∈
R),g(x)=lnx.
(1)求函数F(x)=f(x)+g(x)的单调区间;
(2)若关于x的方程
g(x)
x2
=f(x)-2e
(e为自然对数的底数)只有一个实数根,求a的值.
答案

(1)函数F(x)=f(x)+g(x)=x+

a
x
+lnx的定义域为(0,+∞).

F(x)=1-

a
x2
+
1
x
=
x2+x-a
x2

①当△=1+4a≤0,即a≤-

1
4
时,得x2+x-a≥0,则F′(x)≥0.

∴函数F(x)在(0,+∞)上单调递增.(2分)

②当△=1+4a>0,即a>-

1
4
时,令F′(x)=0,得x2+x-a=0,

解得x1=

-1-
1+4a
2
<0,x2=
-1+
1+4a
2

(ⅰ)若-

1
4
<a≤0,则x2=
-1+
1+4a
2
≤0

∵x∈(0,+∞),∴F′(x)>0,

∴函数F(x)在(0,+∞)上单调递增.(4分)

(ⅱ)若a>0,则x∈(0,

-1+
1+4a
2
)时,F′(x)<0;x∈(
-1+
1+4a
2
,+∞)
时,F′(x)>0,

∴函数F(x)在区间(0,

-1+
1+4a
2
)上单调递减,在区间(
-1+
1+4a
2
,+∞)
上单调递增.

综上所述,当a≤0时,函数F(x)的单调递增区间为(0,+∞);

当a>0时,函数F(x)的单调递减区间为(0,

-1+
1+4a
2
),

单调递增区间为(

-1+
1+4a
2
,+∞).(8分)

(2)由

g(x)
x2
=f(x)-2e,得
lnx
x2
=x+
a
x
-2e
,化为
lnx
x
=x2-2ex+a

h(x)=

lnx
x
,则h(x)=
1-lnx
x2

令h′(x)=0,得x=e.

当0<x<e时,h′(x)>0;当x>e时,h′(x)<0.

∴函数h(x)在区间(0,e)上单调递增,在区间(e,+∞)上单调递减.

∴当x=e时,函数h(x)取得最大值,其值为h(e)=

1
e
.(10分)

而函数m(x)=x2-2ex+a=(x-e)2+a-e2

当x=e时,函数m(x)取得最小值,其值为m(e)=a-e2.(12分)

∴当a-e2=

1
e
,即a=e2+
1
e
时,方程
g(x)
x2
=f(x)-2e
只有一个根.(14分)

单项选择题
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