问题 解答题
已知函数f(x)=lnx+x,g(x)=
a
x
-x-1(a>0).
(I)求函数F(x)=f(x)+g(x)在(0,e]上的最小值;
(II)对于正实数m,方程2mf(x)=x2有唯一实数根,求m的值.
答案

(I)函数F(x)=f(x)+g(x)=

a
x
-1+lnx的定义域为{x|x>0}

因为F′(x)=-

a
x2
+
1
x
,a>0时,解F′(x)>0,即-
a
x2
+
1
x
>0,

得x>a,所以在(a,+∞)上F(x)单调递增,

解F′(x)<0,即-

a
x2
+
1
x
<0,得0<x<a,

所以在(0,a)上,F(x)单调递减,

因此:当a<e时,函数在x=a处取得最小值F(a)=lna,

当a>e时,函数在x=a处取得最小值F(e)=

a
e

综上:当0<a≤e时,函数F(x)在区间(0,e]上最小值F(a)=lna;

当a>e时,函数F(x)在区间(0,e]上最小值F(e)=

a
e

(II)∵方程2mf(x)=x2中唯一实数解,

∴x2-2mlnx-2mx=0有唯一实数解,

设g(x)=x2-2mlnx-2mx,

∴g′(x)=

2x2-2mx-2m
x

令g′(x)=0,得x2-mx-m=0.

∵m>0,∴△=m2+4m>0,

方程有两异号根,设为x10,

∵x>0,∴x1应舍去.

当x∈(0,x2)时,g′(x)<0,g(x)在(0,x2)上单调递减,

当x∈(x2,+∞)时,g′(x)>0,g(x)在(x2,+∞)上单调递增,

当x=x2时,g′(x2)=0,g(x)取最小值g(x2).

∵g(x)=0有唯一解,∴g(x2)=0,

g(x2)=0
g′(x2)=0
,即
x22
-2mlnx2-2mx2=0
x22
-mx2-m=0

∴2mlnx2+mx2-m=0,

∵m>0,∴2lnx2+x2-1=0(*),

设函数h(x)=2lnx+x-1,

∵当x>0时,h(x)是增函数,

∴h(x)=0至多有一解,

∵h(1)=0,

∴方程(*)的解为x2=1,

∴代入方程组解得m=

1
2

单项选择题 A1型题
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