问题 解答题
已知函数f(x)=x-lnx,g(x)=x+
a2
x
,(其中a>0).
(Ⅰ)求曲线y=f(x)在(1,f(1))处的切线方程;
(Ⅱ)若x=1是函数h(x)=f(x)+g(x)的极值点,求实数a的值;
(Ⅲ)若对任意的x1,x2∈[1,e],(e为自然对数的底数,e≈2.718)都有f(x1)≤g(x2),求实数a的取值范围.
答案

(Ⅰ)f(1)=1-ln1=1,f′(x)=1-

1
x
,则f′(1)=0,即切线斜率为0,

故曲线y=f(x)在(1,f(1))处的切线方程为y-1=0•(x-1),即y=1;

(Ⅱ)h(x)=f(x)+g(x)=x-lnx+x+

a2
x
=2x+
a2
x
-lnx,定义域为(0,+∞),

h(x)=2-

a2
x2
-
1
x
=
2x2-x-a2
x2

令h′(1)=0,解得a2=1,

又a>0,∴a=1,

经验证a=1符合条件.

(Ⅲ)对任意的x1,x2∈[1,e]都有f(x1)≤g(x2)成立,等价于对任意的x∈[1,e]都有fmax(x)≤gmin(x)成立,

当x∈[1,e]时,f(x)=1-

1
x
=
x-1
x
≥0,∴f(x)在[1,e]上单调递增,fmax(x)=f(e)=e-1.

g(x)=1-

a2
x2
=
(x-a)(x+a)
x2
,x∈[1,e],a>0,

∴(1)若0<a≤1,g′(x)≥0,g(x)=x+

a2
x
在[1,e]上单调递增,

gmin(x)=g(1)=1+a2

∴1+a2≥e-1,解得

e-2
≤a≤1.

(2)若1<a<e,

当1≤x<a时,则g(x)=

(x-a)(x+a)
x2
<0,当a≤x≤e时,则g(x)=
(x-a)(x+a)
x2
≥0

∴g(x)在[1,a)上递减,在[a,e]上递增,gmin(x)=g(a)=2a≥fmax(x)=e-1,解得a≥

e-1
2

又1<a<e,∴a∈(1,e)

(3)当a≥e时,g(x)=

(x-a)(x+a)
x2
≤0,∴g(x)在[1,e]上递减,

gmin(x)=g(e)=e+

a2
e
fmax(x)=e-1,∴a2≥-e恒成立.

综上所述a∈[

e-2
,+∞).

口语交际,情景问答题
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