已知函数f(x)=lnx-
(Ⅰ)求函数f(x)的定义域,并讨论函数f(x)的单调性; (Ⅱ)问是否存在实数m,使得函数f(x)在区间[1,e]上取得最小值3?请说明理由. |
(Ⅰ)函数f(x)的定义域为(0,+∞),且 f′(x)=
+1 x
=m x2
.x+m x2
令f′(x)=0,得 x=-m.--------------(2分)
当m≥0时,x+m>0,f′(x)=
>0,函数f(x)在(0,+∞)上是增函数;x+m x2
当m<0时,在区间(0,-m)上f′(x)<0,函数f(x)在(0,-m)上是减函数;
在区间(-m,+∞)上f′(x)>0,函数f(x)在(-m,+∞)上是增函数.---(6分)
(Ⅱ)由(Ⅰ)知f′(x)=
,x+m x2
(1)若m≥-1,则在区间[1,e]上f′(x)≥0,函数f(x)在[1,e]上是增函数,
此时,f(x)取最小值f(1),
由f(1)=-m=3,得m=-3∉[-1,+∞);--------(8分)
(2)若m≤-e,则在区间[1,e]上f′(x)≤0,函数f(x)在[1,e]上是减函数,
此时,f(x)取最小值f(e),
由f(e)=1-
=3,得m=-2e∈(-∞,-e];-------(10分)m e
(3)若-e<m<-1,
则在区间[1,-m)上f′(x)≤0,函数f(x)在[1,-m)上是减函数,
在区间(-m,+∞)上f′(x)≥0,函数f(x)在(-m,+∞)上是增函数,
此时,f(x)取最小值f(-m),
由f(-m)=ln(-m)+1=3,得m=e2∉(-e,-1);------(12分)
综上所述,存在实数m=-2e,使得f(x)在区间[1,e]上取得最小值3.----------(13分)