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【題目】函數f(x)=xlnx-a(x-1)2-x,g(x)=lnx-2a(x-1),其中常數a∈R.
(Ⅰ)討論g(x)的單調性;
(Ⅱ)當a>0時,若f(x)有兩個零點x1 , x2(x1<x2),求證:在區間(1,+∞)上存在f(x)的極值點x0 , 使得x0lnx0+lnx0-2x0>0.

【答案】解:(Ⅰ)解:函數g(x)的定義域為(0,+∞),導函數為

①當a≤0時,g′(x)>0恒成立,g(x)在定義域(0,+∞)上是增函數;

②當a>0時, ,并且,

在區間(0, )上,g′(x)>0,∴g(x)在(0, )是增函數;

在區間( ,+∞)上,g′(x)<0,∴g(x)在區間( ,+∞)上是減函數.

(Ⅱ)證明:當a>0時,在區間(0,1]上,f(x)<0是顯然的,即在此區間上f(x)沒有零點;又由于f(x)有兩個零點,則必然f(x)在區間(1,+∞)上有兩個零點x1,x2(x1<x2),

f′(x)=lnx-2a(x-1),由(Ⅰ)知,f′(x)在區間(0, )上是增函數,在區間( ,+∞)上是減函數.

①若 ,則 ,在區間(1,+∞)上,f′(x)是減函數,f′(x)≤f′(1)=0,f(x)在(1,+∞)上單調遞減,不可能有兩個零點,所以必然有

②當 時,在區間(1, )上,f′(x)是增函數,f′(x)>f′(1)=0;

在區間( ,+∞)上,f′(x)是減函數.依題意,必存在實數x0,使得在區間( ,x0)上,f′(x)>0,f(x)是增函數;在區間(x0,+∞)上,f′(x)<0,f(x)是減函數.此時x0>1,且x0是f(x)的極大值點.

所以f(x0)>0,且f′(x0)=0,即 消去a得到x0lnx0+lnx0-2x0>0(x0>1).

設F(x)=xlnx+lnx-2x(x>1),

,∴x>1時,F′(x)單調遞增.又F′(1)=0,

∴x>1時,F′(x)>0.∴x>1時,F(x)單調遞增.

又F(1)=-2<0,F(e2)=2>0.∴存在x0=e2>1滿足題意.

亦可直接觀察得到,x0=e2時,e2lne2+lne2-2e2=2>0,滿足題意.


【解析】(Ⅰ)先求得函數g(x)的導函數,對a進行分類討論并分別判斷函數g′(x)值大于零與小于零的區間,從而得到函數g(x)的單調區間;(Ⅱ)先函數f(x)零點存在的區間,再利用零點的存在區間確定a的取值范圍,再結合零點的存在性得到滿足題意的x0,對設出的F(x)求得最大值為0的情況,從而求出x0的具體值.
【考點精析】解答此題的關鍵在于理解函數單調性的判斷方法的相關知識,掌握單調性的判定法:①設x1,x2是所研究區間內任兩個自變量,且x1<x2;②判定f(x1)與f(x2)的大小;③作差比較或作商比較,以及對函數的極值與導數的理解,了解求函數的極值的方法是:(1)如果在附近的左側,右側,那么是極大值(2)如果在附近的左側,右側,那么是極小值.

練習冊系列答案
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