已知函数f(x)=x-lnx,g(x)=x+
(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. |
(Ⅰ)f(1)=1-ln1=1,f′(x)=1-
,则f′(1)=0,即切线斜率为0,1 x
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+
=2x+a2 x
-lnx,定义域为(0,+∞),a2 x
∴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
≥0,∴f(x)在[1,e]上单调递增,fmax(x)=f(e)=e-1.x-1 x
∵g′(x)=1-
=a2 x2
,x∈[1,e],a>0,(x-a)(x+a) x2
∴(1)若0<a≤1,g′(x)≥0,g(x)=x+
在[1,e]上单调递增,a2 x
∴gmin(x)=g(1)=1+a2,
∴1+a2≥e-1,解得
≤a≤1.e-2
(2)若1<a<e,
当1≤x<a时,则g′(x)=
<0,当a≤x≤e时,则g′(x)=(x-a)(x+a) x2
≥0,(x-a)(x+a) x2
∴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)=
≤0,∴g(x)在[1,e]上递减,(x-a)(x+a) x2
gmin(x)=g(e)=e+
≥fmax(x)=e-1,∴a2≥-e恒成立.a2 e
综上所述a∈[
,+∞).e-2