问题 解答题
已知函数f(x)=lnx-ax(a∈R).
(1)求f(x)的单调区间;
(2)若a=1,且b≠0,函数g(x)=
1
3
bx3-bx
,若对任意的x1∈(1,2),总存在x2∈(1,2),使f(x1)=g(x2),求实数b的取值范围.
答案

(1)f(x)=lnx-ax,

∴x>0,即函数f(x)的定义域为(0,+∞)

∴当a≤0时,f(x)在(0,+∞)上是增函数

当a>0时,∵f'(x)=

1
x
-a=
1-ax
x

f′(x)>0,则1-ax>0,ax<1,x<

1
a
f′(x)<0,则1-ax<0,ax>1,x>
1
a

即当a>0时f(x)在(0,

1
a
)上是增函数,在(
1
a
,+∞)
上是减函数.

(2)设f(x)的值域为A,g(x)的值域为B,

则由已知,对于任意的x1∈(1,2),总存在x2∈(1,2),

使f(x1)=g(x2),得A⊆B

由(1)知a=1时,f(x)在(1,+∞)上是减函数,

∴f(x)在x∈(1,2)上单调递减,

∴f(x)的值域为A=(ln2-2,-1)

∵g'(x)=bx2-b=b(x-1)(x+1)

∴(i)当b<0时,g(x)在(1,2)上是减函数,

此时,g(x)的值域为B=(

2
3
b,-
2
3
b)

为满足A⊆B,又-

2
3
b≥0>-1

2
3
b≤ln2-2.即b≤
3
2
ln2-3.

(ii)当b>0时,g(x)在(1,2)上是单调递增函数,

此时,g(x)的值域为B=(-

2
3
b,
2
3
b)

为满足A⊆B,又

2
3
b≥0>-1.

-

2
3
b≤ln2-2

b≥-

3
2
(ln2-2)=3-
3
2
ln2,

综上可知b的取值范围是(-∞,

3
2
ln2-3]∪[3-
3
2
ln2,+∞)

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