问题 解答题
已知函数f(x)=
1-x
mx
+
1nx,且m>0.
(Ⅰ)若函数f(x)在[1,+∞)上是增函数,求m的取值范围;
(Ⅱ)求函数f(x)在[1,e]的最大值和最小值.
答案

(Ⅰ)求导函数,可得f′(x)=-

1
mx2
+
1
x
=
mx-1
mx2
(m>0).        …(1分)

因为函数f(x)在[1,+∞)上为增函数,所以f'(x)≥0在[1+∞)上恒成立,

所以mx-1≥0在[1,+∞)上恒成立,

所以m≥

1
x
在[1,+∞)上恒成立.

所以m的取值范围是[1,+∞).                        …(3分)

(Ⅱ)令f′(x)=0,∴x=

1
m
(m>0).                …(4分)

①若

1
m
<1,即m>1,则x∈[1,e]时,有f'(x)>0,所以f(x)在[1,e]上递增,

所以f(x)的最大值是f(e)=

1-e+me
me
;f(x)的最小值是f(1)=0…(6分)

②若1≤

1
m
<e,即
1
e
<m≤1,则x∈(1,
1
m
)
时,f′(x)<0,所以f(x)在(1,
1
m
)
上递减;x∈(
1
m
,e)
时,f′(x)>0,所以f(x)在(
1
m
,e)
上递增.

所以f(x)的最小值是f(

1
m
)=
m-1
m
-lnm.

f(1)=0,f(e)=

1-e+me
me

所以当1-e+me>0,即1-

1
e
<m≤1时,有f(e)>f(1),所以f(x)的最大值是f(e)=
1-e+me
me

当1-e+me≤0,即

1
e
<m≤1-
1
e
时,有f(e)≤f(1),

所以f(x)的最大值是f(1)=0.                  …(9分)

③若

1
m
≥e,即0<m≤
1
e
,则x∈[1,e]时,有f'(x)<0,

所以f(x)在[1,e]上递增,

所以f(x)的最大值是f(1)=0;f(x)的最小值是f(e)=

1-e+me
me
.…(11分)

所以f(x)的最大值是

1-e+me
me
,m>1-
1
e
0,0<m≤1-
1
e
,f(x)的最小值是
0,m>1
m-1
m
-1nm,
1
e
<m≤1
1-e+me
me
,0<m≤
1
e
…(12分)

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