问题 解答题
已知函数f(x)=x(a+lnx)有极小值-e-2
(Ⅰ)求实数a的值;
(Ⅱ)若k∈Z,且k<
f(x)
x-1
对任意x>1恒成立,求k的最大值.
答案

(Ⅰ)因为函数的定义域为(0,+∞),

函数的导数为f'(x)=1+a+lnx,由f'(x)=1+a+lnx=0,

解得x=e-1-a,即当x=e-1-a,时,函数取得极小值-e-2

即f(e-1-a)=e-1-a(a-1-a)=-e-1-a=-e-2

所以解的a=1,即实数a的值为1.

(Ⅱ)当a=1时,f(x)=x(1+lnx),所以设g(x)=

f(x)
x-1
=
x+xlnx
x-1

g′(x)=

x-2-lnx
(x-1)2

令h(x)=x-2-lnx,x>1.

因为h′(x)=1-

1
x
=
x-1
x
>0,所以函数h(x)在(1,+∞)上单调递增,

又h(3)=1-ln3<0,h(4)=2-ln4=2-2ln2>0,

所以h(x)在(1,+∞)上存在唯一的一个实数根x0,满足x0∈(3,4),且h(x0)=0

,即x0-2-ln⁡x0=0,所以lnx0=x0-2.

当x∈(1,x0)时,h(x)<0,此时g'(x)<0,

当x∈(x0,+∞)时,h(x)>0,此时g'(x)>0.

所以g′(x)=

x-2-lnx
(x-1)2
在x∈(1,x0)时,单调递减,在x∈(x0,+∞)上单调递增,

所以.g(x)min=g(x0)=

x0+x0lnx0
x0-1
=
x0+x0(x0-2)
x0-1
=
x0(x0-1)
x0-1
=x0
∈(3,4).

所以要使k<

f(x)
x-1
对任意x>1恒成立,则k<g(x)min⁡=x0∈(3,4),

因为k∈Z,所以要k≤3,即k的最大值为3.

单项选择题
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