已知函数f(x)=x+
(I)若x=1是函数h(x)=f(x)+g(x)的极值点,求实数a的值; (Ⅱ)若对任意的x1∈[1,e],都存在x2∈[1,e](其中为e自然对数的底数)使得f(x1)<g(x2)成立,求实数a的取值范围. |
(Ⅰ)∵h(x)=2x+
+lnx,其定义域为(0,+∞),…(1分)a2 x
∴h′(x)=2-
+a2 x2
,1 x
…(2分)x∈(0,+∞)
∵x=1是函数h(x)的极值点,
∴h'(1)=0,即3-a2=0
∵a>0,∴a=
. …(4分)3
经检验当a=
时,x=1是函数h(x)的极值点,3
∴a=
…(5分)3
(Ⅱ)对任意的x1∈[1,e],都存在x2∈[1,e]使得f(x1)<g(x2)
成立等价于f(x)max<g(x)max…(6分)
当x∈[1,e]时,g′(x)=1+
>0,1 x
∴函数g(x)=x+lnx在[1,e]上是增函数,
∴g(x)max=g(e)=e+1…(7分)
f′(x)=1-
=a2 x2
,x∈[1,e],a>0(x+a)(x-a) x2
①当0<a≤1时,x∈[1,e],f′(x)=
≥0,(x+a)(x-a) x2
∴函数f(x)=x+
在[1,e]上是增函数,a2 x
∴f(x)max=f(e)=e+
e+a2 e
<e+1a2 e
即f(x)max<g(x)max恒成立,满足题意; …(9分)
②当1<a<e时,若1≤x<a,则f′(x)=
<0,(x+a)(x-a) x2
若a<x≤e,则f′(x)=
>0(x+a)(x-a) x2
∴函数f(x)=x+
在[1,a)上是减函数,在(a,e]上是增函数,a2 x
而f(1)=1+a2,f(e)=e+a2 e
a)f(1)<f(e)即1<a<
时,e
f(x)max=f(e)=e+
,e+a2 e
<e+1a2 e
即f(x)max<g(x)max恒成立;
b)f(1)≥f(e)即
≤a≤e时,e
f(x)max=f(1)=1+a2
此时,f(x)max≥g(x)max,不合题意; …(12分)
③当a≥e时,x∈[1,e],f′(x)=
≤0,(x+a)(x-a) x2
∴函数f(x)=x+
在[1,e]上是减函数,a2 x
∴f(x)max=f(1)=1+a2
此时,f(x)max>g(x)max,不合题意; …(13分)
综上知,a的取值范围为(0,
). …(14分)e