已知函数f(x)=lnx,g(x)=ax+
(1)是否存在实数a,使以F(x)图象上任意一点P(x0,y0)为切点的切线的斜率k≤1恒成立? (2)当a≤
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(1)F(x)=f(x)-g(x)=lnx-ax-
-1a-1 x
∵以F(x)图象上任意一点P(x0,y0)为切点的切线的斜率k≤1恒成立,
∴F′(x)=-
≤1(x>0)恒成立,ax2-x+1-a x2
∴(a+1)x2-x-(a-1)≥0①在x>0时恒成立.
当a≤-1时,①在x>0时不恒成立
a<-1时,△=4a2-3,设u(x)=(a+1)x2-x-(a-1),则
或a+1>0 △<0 a+1>0 △>0 u(0)=1-a≥0 x=-
<0-1 2(a+1)
∴-
<a<3 2
;3 2
(2)F′(x)=-
(x>0)ax2-x+1-a x2
令h(x)=ax2-x+1-a(x>0)
当a=0时,h(x)=1-x,x∈(0,1)时,h′(x)>0;x∈[1,+∞)时,h′(x)≤0
∴F(x)的单调递减区间是(0,1),单调递增区间是[1,+∞);
当a≠0时,由F′(x)=0可得ax2-x+1-a=0
∴x1=1,x2=1 a-1
(i)当a=
时,x1=x2,h(x)≥0,F′(x)≤0,函数在(0,+∞)上单调递减;1 2
(ii)当0<a<
时,1 2
-1>1>0,x∈(0,1),h(x)>0,∴F′(x)<0,函数单调递减;x∈(1,1 a
-1)时,h(x)<0,F′(x)>0,函数单调递增;当x∈(1 a
-1,+∞)时,h(x)>0,∴F′(x)<0,函数单调递减,1 a
∴函数的单调递减区间是(0,1),(
-1,+∞);单调递增区间是(1,1 a
-1);1 a
(iii)当a<0时,
-1<0,x∈(0,1),h(x)>0,∴F′(x)<0,函数单调递减;x∈(1,+∞)时,h(x)<0,F′(x)>0,函数单调递增,1 a
∴函数的单调递减区间是(0,1);单调递增区间是(1,+∞).