问题 解答题
已知a∈R,函数f(x)=
a
x
+lnx-1
,g(x)=(lnx-1)ex+x(其中e为自然对数的底数).
(1)讨论函数f(x)在(0,e]上的单调性;
(2)是否存在实数x0∈(0,+∞),使曲线y=g(x)在点x=x0处的切线与y轴垂直?若存在,求出x0的值;若不存在,请说明理由.
(3)若实数m,n满足m>0,n>0,求证:nnem≥mnen
答案

(1)∵f(x)=

a
x
+lnx-1,∴x∈(0,+∞),f(x)=-
a
x2
+
1
x
=
x-a
x2

若a≤0,,则f′(x)>0,f(x)在(0,e]上单调递增;

若0<a<e,当x∈(0,a)时,f′(x)<0,函数f(x)在区间(0,a)上单调递减,

当x∈(a,e]时,f′(x)>0,函数f(x)在区间(a,e]上单调递增,

若a≥e,则f′(x)≤0,函数f(x)在区间(0,e]上单调递减.

(2)∵g(x)=(lnx-1)ex+x,x∈(0,+∞),

g′(x)=(lnx-1)′ex+(lnx-1)(ex)′+1

=

ex
x
+(lnx-1)ex+1

=(

1
x
+lnx-1)ex+1,

由(1)易知,当a=1时,f(x)=

1
x
+lnx-1在(0,+∞)上的最小值:f(x)min=f(1)=0,

即x0∈(0,+∞)时,

1
x0
+lnx0-1≥0.

ex0>0,∴g(x0)=(

1
x0
+lnx0-1)ex0+1≥1>0.

曲线y=g(x)在点x=x0处的切线与y轴垂直等价于方程g′(0)=0有实数解.

而g′(x0)>0,即方程g′(x0)=0无实数解.故不存在.

(3)证明:由(2)知

1
x
+lnx-1≥0,

令x=

n
m
,得
m
n
+ln
n
m
-1≥0

∴ln

n
m
≥1-
m
n

nln

n
m
≥n-m,

(

n
m
)nen-m

∴nnem≥mnen

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