问题 解答题

设函数f(x)=x1nx(x>0).

(1)求函数f(x)的最小值;

(2)设F(x)=ax2+f(x)(a∈R),讨论函数F(x)的单调性;

(3)过点A(-e-2,0)作函数y=f(x)的切线,求切线方程.

答案

(1)由题意得函数的定义域为(0,+∞),

且f'(x)=lnx+1(x>0),令f'(x)=0,得x=

1
e

∵当x∈(0,

1
e
)时,f'(x)<0;当x∈(
1
e
,+∞)时,f'(x)>0,

∴函数在(0,

1
e
)上递减,在和(
1
e
,+∞)上递增,

∴当x=

1
e
时,函数取极小值,也最小值为f(x)min=
1
e
ln
1
e

(2)由题意得F(x)=ax2+lnx+1,且定义域为(0,+∞),

F′(x)=2ax+

1
x
=
2ax2+1
x

①当a≥0时,恒有F'(x)>0,F(x)在(0,+∞)上是增函数;

②当a<0时,

令F'(x)>0,得2ax2+1>0,解得0<x<

-
1
2a

令F'(x)<0,得2ax2+1<0,解得x>

-
1
2a

综上,当a≥0时,F(x)在(0,+∞)上是增函数;

当a<0时,F(x)在(0,

-
1
2a
)上单调递增,在(
-
1
2a
,+∞)上单调递减.

(3)设切点T(x0,y0),则y0=x0lnx0

又kAT=f′(x0),把A(-e-2,0)代入得,

x0lnx0
x0+
1
e2
=lnx0+1,即e2x0+lnx0+1=0,

设h(x)=e2x+lnx+1,且定义域为(0,+∞),h′(x)=e2+

1
x

∴x>0时,h′(x)>0,

∴h(x)在(0,+∞)上单调递增,∴函数h(x)最多只有一个零点,

即e2x0+lnx0+1=0最多只有一个根,

根据h(x)=e2x+lnx+1特点:①“使e2x为整数”,②“使lnx为整数”,

需要给x特殊值(取1或对数底数的幂的形式)使h(x)=0,

易得h(

1
e2
)=e2×
1
e2
+ln
1
e2
+1
=0,

∴即为函数h(x)唯一的零点x0=

1
e2
,也是对应方程e2x0+lnx0+1=0唯一的实根,

由f'(x0)=ln

1
e2
+1=-1得,kAT=-1,

则所求的切线方程是y-0=-(x+e-2),即x+y+

1
e2
=0.

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