问题 解答题

已知函数f(x)=lnx-ax,g(x)=f(x)+f'(x),其中a是正实数.

(1)若当1≤x≤e时,函数f(x)有最大值-4,求函数f(x)的表达式;

(2)求a的取值范围,使得函数g(x)在区间(0,+∞)上是单调函数.

答案

(1)f′(x)=

1
x
-a,由
f′(x)>0
x>0
得0<x<
1
a
f(x)在(0,
1
a
]
上单调递增,在[
1
a
,+∞)
单调递减,(3分)

若x∈(0,+∞),则当x=

1
a
时,f(x)取得最大值.

由条件1≤x≤e,所以

①当1≤

1
a
≤e,即
1
e
≤a≤1时,fmax(x)=f(
1
a
)=-4
,∴a=e3>1不可能;

②当0<

1
a
<1即a>1时,由单调性可知fmax(x)=f(1)=-4,∴a=4>1满足条件;

③当

1
a
>e即0<a<
1
e
时,由单调性可知fmax(x)=f(e)=-4,∴a=
5
e
1
e
也不可能.

综上可知a=4,进而f(x)=lnx-4x(7分)

(2)g(x)=lnx-ax+

1
x
-a∴g′(x)=
1
x
-a-
1
x2
=-(
1
x
-
1
2
)2+
1
4
-a
(9分)

a>0
1
4
-a≤0
,即a≥
1
4
时,g'(x)≤0恒成立,且只有x=2时g'(x)=0,

所以a≥

1
4
时,函数g(x)在区间(0,+∞)上单调.

因为所求a的取值范围是[

1
4
,+∞).   (12分)

单项选择题
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