已知函数且.(1)求a;(2)*:存在唯一的极大值点,且.
问题详情:
已知函数且.
(1)求a;
(2)*:存在唯一的极大值点,且.
【回答】
(1)a=1;(2)见解析.
【分析】
(1)通过分析可知f(x)≥0等价于h(x)=ax﹣a﹣lnx≥0,进而利用h′(x)=a可得h(x)min=h(),从而可得结论;
(2)通过(1)可知f(x)=x2﹣x﹣xlnx,记t(x)=f′(x)=2x﹣2﹣lnx,解不等式可知t(x)min=t()=ln2﹣1<0,从而可知f′(x)=0存在两根x0,x2,利用f(x)必存在唯一极大值点x0及x0可知f(x0),另一方面可知f(x0)>f().
【详解】
(1)解:因为f(x)=ax2﹣ax﹣xlnx=x(ax﹣a﹣lnx)(x>0),
则f(x)≥0等价于h(x)=ax﹣a﹣lnx≥0,求导可知h′(x)=a.
则当a≤0时h′(x)<0,即y=h(x)在(0,+∞)上单调递减,
所以当x0>1时,h(x0)<h(1)=0,矛盾,故a>0.
因为当0<x时h′(x)<0、当x时h′(x)>0,
所以h(x)min=h(),
又因为h(1)=a﹣a﹣ln1=0,
所以1,解得a=1;
另解:因为f(1)=0,所以f(x)≥0等价于f(x)在x>0时的最小值为f(1),
所以等价于f(x)在x=1处是极小值,
所以解得a=1;
(2)*:由(1)可知f(x)=x2﹣x﹣xlnx,f′(x)=2x﹣2﹣lnx,
令f′(x)=0,可得2x﹣2﹣lnx=0,记t(x)=2x﹣2﹣lnx,则t′(x)=2,
令t′(x)=0,解得:x,
所以t(x)在区间(0,)上单调递减,在(,+∞)上单调递增,
所以t(x)min=t()=ln2﹣1<0,从而t(x)=0有解,即f′(x)=0存在两根x0,x2,
且不妨设f′(x)在(0,x0)上为正、在(x0,x2)上为负、在(x2,+∞)上为正,
所以f(x)必存在唯一极大值点x0,且2x0﹣2﹣lnx0=0,
所以f(x0)x0﹣x0lnx0x0+2x0﹣2x0,
由x0可知f(x0)<(x0)max;
由f′()<0可知x0,
所以f(x)在(0,x0)上单调递增,在(x0,)上单调递减,
所以f(x0)>f();
综上所述,f(x)存在唯一的极大值点x0,且e﹣2<f(x0)<2﹣2.
【点睛】
本题考查利用导数研究函数的极值,考查运算求解能力,考查转化思想,注意解题方法的积累,属于难题.
知识点:导数及其应用
题型:解答题
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