问题 解答题
已知f(x)=ax-lnx,x∈(0,e],g(x)=
lnx
x
,其中e是自然常数,a∈R.
(1)讨论a=1时,函数f(x)的单调性和极值;
(2)求证:在(1)的条件下,f(x)>g(x)+
1
2

(3)是否存在实数a使f(x)的最小值是3?若存在,求出a的值;若不存在,说明理由.
答案

(1)因为f(x)=x-lnx,f′(x)=1-

1
x
=
x-1
x
,所以当0<x<1时,f'(x)<0,此时函数f(x)单调递减.

  当1<x≤e时,f'(x)>0,此时函数f(x)单调递增.所以函数f(x)的极小值为f(1)=1.

(2)因为函数f(x)的极小值为1,即函数f(x)在(0,e]上的最小值为1.

g′(x)=

1-lnx
x2
,所以当0<x<e时,=g'(x)>0,此时g(x)单调递增.

所以g(x)的最大值为g(e)=

1
e
1
2
,所以f(x)min-g(x)max
1
2
,所以在(1)的条件下,f(x)>g(x)+
1
2

(3)假设存在实数a,使f(x)=ax-lnx,x∈(0,e],有最小值3,则f′(x)=a-

1
x
=
ax-1
x

①当a≤0时,f'(x)<0,f(x)在(0,e]上单调递减,f(x)min=f(e)=ae-1=3,a=

4
e
,(舍去),此时函数f(x)的最小值是不是3.

②当0

1
a
<e时,f(x)在(0,
1
a
]上单调递减,f(x)在(
1
a
,e]上单调递增.

所以(x)min=f(

1
a
)=1+lna=3,a=e2,满足条件.

③当

1
a
≥e时,f(x)在(0,e]上单调递减,f(x)min=f(e)=ae-1=3,a=
4
e
,(舍去),此时函数f(x)的最小值是不是3.

综上可知存在实数a=e2,使f(x)的最小值是3.

单项选择题
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