问题 解答题

已知函数f(x)=ax+lnx(a∈R).

(Ⅰ)若a=2,求曲线y=f(x)在x=1处切线的斜率;

(Ⅱ)求f(x)的单调区间;

(Ⅲ)设g(x)=x2-2x+2,若对任意x1∈(0,+∞),均存在x2∈[0,1],使得f(x1)<g(x2),求a的取值范围.

答案

(Ⅰ)由已知f′(x)=2+

1
x
 (x>0),则f'(1)=2+1=3.

故曲线y=f(x)在x=1处切线的斜率为3;

(Ⅱ)f′(x)=a+

1
x
=
ax+1
x
(x>0).

①当a≥0时,由于x>0,故ax+1>0,f'(x)>0

所以,f(x)的单调递增区间为(0,+∞).

②当a<0时,由f'(x)=0,得x=-

1
a

在区间(0,-

1
a
)上,f'(x)>0,在区间(-
1
a
,+∞)
上f'(x)<0,

所以,函数f(x)的单调递增区间为(0,-

1
a
),单调递减区间为(-
1
a
,+∞)

(Ⅲ)由已知,转化为f(x)max<g(x)max

因为g(x)=x2-2x+2=(x-1)2+1,x∈[0,1],

所以g(x)max=2…(9分)

由(Ⅱ)知,当a≥0时,f(x)在(0,+∞)上单调递增,值域为R,故不符合题意.

当a<0时,f(x)在(0,-

1
a
)上单调递增,在(-
1
a
,+∞)上单调递减,

故f(x)的极大值即为最大值,f(-

1
a
)=-1+ln(-
1
a
)=-1-ln(-a),

所以2>-1-ln(-a),解得a<-

1
e3

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