问题 解答题
已知函数f(x)=lnx+
1-x
ax
,其中a为大于零的常数.
(1)若函数f(x)在区间[1,+∞)内不是单调函数,求a的取值范围;
(2)求函数f(x)在区间[e,e2]上的最小值.
答案

f′(x)=

ax-1
ax2
(x>0)…(2分)

(1)由已知,得f′(x)在[1,+∞)上有解,即a=

1
x
在(1,+∞)上有解,

又∵当x∈(1,+∞)时,

1
x
<1,所以a<1.又a>0,所以a的取值范围是(0,1)…(6分)

(2)①当a≥

1
e
时,因为f′(x)>0在(e,e2)上恒成立,这时f(x)在[e,e2]上为增函数,

所以当x=e时,f(x)min=f(e)=1+

1-e
ae
 …(8分)

②当0<a≤

1
e2
时,因为f′(x)<0在(e,e2)上恒成立,这时f(x)在[e,e2]上为减函数,

所以,当x=e2时,f(x)min=f(e2)=2+

1-e2
ae2
,…(10分)

③当

1
e2
<a<
1
e
时,令f′(x)=0得,x=
1
a
∈(e,e2),

又因为对于x∈(e,

1
a
)有f′(x)<0,

对于x∈(

1
a
,e2)有f′(x)>0,

所以当x=

1
a
时,f(x)min=f(
1
a
)=ln
1
a
+1-
1
a
…(14分)

综上,f(x)在[e,e2]上的最小值为

f(x)min=

1+
1-e
ae
,当a≥
1
e
ln
1
a
+1-
1
a
,当
1
e2
<a<
1
e
2+
1-e2
ae2
,当0<a<
1
e2
…(16分)

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