问题 解答题

已知函数f(x)=ex-x,g(x)=x2-alnx.a>0

(1)写出f(x)的单调递增区间,并证明ea>a;

(2)讨论函数y=g(x)在区间(1,ea)上零点的个数.

答案

(1)∵f(x)=ex-x,∴f′(x)=ex-1,

令f′(x)=0,得到x=0.

当x>0时,f′(x)=ex-1>1-1=0,

∴f(x)的单调递增区间是[0,+∞).

∵a>0,∴f(a)>f(0)=1>0.

所以,ea-a>0,即ea>a.

(2)∵g(x)=x2-alnx.a>0,

∴g′(x)=2x-

a
x
=
2x2-a
x
=
2(x-
2a
2
)(x+
2a
2
)
x

当0<x<

2a
2
时,g′(x)<0,g(x)为减函数;

当x>

2a
2
时,g′(x)>0,g(x)为增函数.

∴g(x)min=g(

2a
2
)=
a
2
(1-ln
a
2
).

①当

a
2
(1-ln
a
2
)>0,即0<a<2e时,函数f(x)在(1,ea)上无零点;

②当

a
2
(1-ln
a
2
)=0,即a=2e时,
2a
2
=
e
,则1<
2a
2
<ea

而f(1)=1>0,f(

2a
2
)=0,f(ea)>0,

∴f(x)在(1,ea)上有一个零点;

③当

a
2
(1-ln
a
2
)<0,

即a>2e时,ea

2a
2
e
>1,有1<
2a
2
<ea.

而g(1)=1>0,g(ea)=e2a-a2=(ea-a)(ea+a)>0,

当a>2e时,g(x)min=g(

2a
2
)=
a
2
(1-ln
a
2
)<0,

所以,当a>2e时,函数g(x)在(1,ea)上有两个零点.

综上所述:当0<a<2e时,函数f(x)有、无零点;

a=2e时,函数f(x)有一个零点;

当a>2e时,函数f(x)有两个零点.

选择题
单项选择题