问题 解答题
已知函数f(x)=x-alnx,g(x)=-
1+a
x
,(a∈R)

(Ⅰ)若a=1,求函数f(x)的极值;
(Ⅱ)设函数h(x)=f(x)-g(x),求函数h(x)的单调区间;
(Ⅲ)若在[1,e](e=2.718…)上存在一点x0,使得f(x0)<g(x0)成立,求a的取值范围.
答案

(Ⅰ)f(x)的定义域为(0,+∞),(1分)

当a=1时,f(x)=x-lnx,f′(x)=1-

1
x
=
x-1
x
,(2分)

x(0,1)1(1,+∞)
f'(x)-0+
f(x)极小
(3分)

所以f(x)在x=1处取得极小值1.(4分)

(Ⅱ)h(x)=x+

1+a
x
-alnx,

h′(x)=1-

1+a
x2
-
a
x
=
x2-ax-(1+a)
x2
=
(x+1)[x-(1+a)]
x2
(6分)

①当a+1>0时,即a>-1时,在(0,1+a)上h'(x)<0,在(1+a,+∞)上h'(x)>0,

所以h(x)在(0,1+a)上单调递减,在(1+a,+∞)上单调递增;(7分)

②当1+a≤0,即a≤-1时,在(0,+∞)上h'(x)>0,

所以,函数h(x)在(0,+∞)上单调递增.(8分)

( III)在[1,e]上存在一点x0,使得f(x0)<g(x0)成立,即

在[1,e]上存在一点x0,使得h(x0)<0,

即函数h(x)=x+

1+a
x
-alnx在[1,e]上的最小值小于零.(9分)

由(Ⅱ)可知

①即1+a≥e,即a≥e-1时,h(x)在[1,e]上单调递减,

所以h(x)的最小值为h(e),

h(e)=e+

1+a
e
-a<0可得a>
e2+1
e-1

因为

e2+1
e-1
>e-1,

所以a>

e2+1
e-1
;(10分)

②当1+a≤1,即a≤0时,h(x)在[1,e]上单调递增,

所以h(x)最小值为h(1),由h(1)=1+1+a<0可得a<-2;(11分)

③当1<1+a<e,即0<a<e-1时,可得h(x)最小值为h(1+a),

因为0<ln(1+a)<1,

所以,0<aln(1+a)<a

故h(1+a)=2+a-aln(1+a)>2

此时,h(1+a)<0不成立.(12分)

综上讨论可得所求a的范围是:a>

e2+1
e-1
或a<-2.(13分)

单项选择题
单项选择题