导数存在性问题
(x-1)(x-a) 解 (1)f(x)的定义域为(0,+∞),f′(x)= . x2 ①若 a≤1,当 x∈[1,e]时,f′(x)≥0,则 f(x)在[1,e]上为增函数,f(x)min=f(1)=1-a. ②若 1<a<e,当 x∈[1,a]时,f′(x)≤0,f(x)为减函数; 当 x∈[a,e]时,f′(x)≥0,f(x)为增函数. 所以 f(x)min=f(a)=a-(a+1)lna-1. 综上,当 a≤1 时,f(x)min=1-a;当 1<a<e 时,f(x)min=a-(a+1)lna-1;
对任意的 a∈(-2,0],都存在 x0∈(0,1],使不等式 mea+f(x0)>0 都成立, 即对任意的 a∈(-2,0],不等式 mea+2-2a>0 都成立, 2a-2 2a-2 不等式 me +2-2a>0 可化为 m> a ,记 g(a)= a (a∈(-2,0]), e e
a
2ea-(2a-2)ea 4-2a 则 g′(a)= = a >0, e2 a e ∴g(a)的最大值是 g(0)=-2, ∴实数 m 的取值范围是(-2,+∞).
e2-2e e2-2e a ,1 所以 e-(a+1)- <1,解得 a> ,所以 a 的取值范围为 . e e+1 e +1
(x-1)2 3.(2015· 福建卷)已知函数 f(x)=ln x- . 2 (1)求函数 f(x)的单调递增区间; (2)证明:当 x>1 时,f(x)<x-1; (3)确定实数 k 的所有可能取值,使得存在 x0>1,当 x∈(1,x0)时,恒有 f(x)>k(x-1).
4.已知函数 f(x)=ln x-ax2-a+2(a∈R,a 为常数). (1)讨论函数 f(x)的单调性; (2) 若存在 x0 ∈ (0 , 1] ,使得对任意的 a∈( - 2 , 0] ,不等式 mea + f(x0)>0(其中 e 为自然对数的底数)都成立,求实数 m 的取值范围.
1-2ax 1 解:(1)函数 f(x)的定义域为(0,+∞),f′(x)=x-2ax= , x
2
当 a≤0 时,f′(x)≥0,∴函数 f(x)在(0,+∞)上单调递增; 当 a>0 时,由 f′(x)≥0 且 x>0,解得 0<x≤ 1 . 2a
1 ,+∞上单调递减. 2a
∴函数
f(x)在0,
1 上单调递增,在 2a
(2)由(1)知当 a∈(-2,0]时,函数 f(x)在(0,1]上单调递增, ∴当 x∈(0,1]时,函数 f(x)的最大值为 f(1)=2-2a,
x>0, -x2+x+1 1 (1)解 f′(x)= x-x+1= ,x∈(0,+∞). 由 f′(x)>0 得 2 x -x +x+1>0. 1+ 5 解得 0<x< 2 . 故
1+ f(x)的单调递增区间是 0 , 2
5
.
(2)证明 令 F(x)=f(x)-(x-1),x∈(0,+∞).
x
设 h(x)=
,则问题转化为 a≤(
)max,
由 h′(x)=
在区间(0,+∞)内变化时,h′(x),h(x)变化情况如下表: x h′(x) h(x) 由上表可知,当 x= 即最大值为. 所以 a≤. (0, + 单调递增 ) 0 极大值 ( ,+∞) 单调递减
1-x2 则有 F′(x)= x .
当 x∈(1,+∞)时,F′(x)<0,所以 F(x)在[1,+∞)上单调递减, 故当 x>1 时,F(x)<F(1)=0,即当 x>1 时,f(x)<x-1.
(3)解 由(2)知,当 k=1 时,不存在 x0>1 满足题意. 当 k>1 时,对于 x>1,有 f(x)<x-1<k(x-1),则 f(x)<k(x-1), 从而不存在 x0>1 满足题意. 当 k<1 时,令 G(x)=f(x)-k(x-1),x∈(0,+∞), -x2+(1-k)x+1 1 则有 G′(x)=x-x+1-k= . x 由 G′(x)=0 得,-x2+(1-k)x+1=0. 1-k- (1-k)2+4 1-k+ (1-k)2+4 解得 x1= <0,x2= >1. 2 2 当 x∈(1,x2)时,G′(x)>0,故 G(x)在[1,x2)内单调递增. 从而当 x∈(1,x2)时,G(x)>G(1)=0,即 f(x)>k(x-1). 综上,k 的取值范围是(-∞,1).
a 的取值范围.
(2)由题意知:f(x)(x∈[e,e2])的最小值小于 g(x)(x∈[-2,0])的最小值. a 由(1)知 f(x)在[e,e2]上单调递增,f(x)min=f(e)=e-(a+1)- ,又 g′(x)=(1-ex)x. e 当 x∈[-2,0]时,g′(x)≤0,g(x)为减函数,则 g(x)min=g(0)=1,
时,函数 h(x)有极大值,
1 a 2.已知函数 f(x)=x-(a+1)lnx-x (a∈R 且 a<e),g(x)= x2+ex-xex. 2 (1)当 x∈[1,e]时,求 f(x)的最小值; (2)当 a<1 时,若存在 x1∈[e,e2],使得对任意的 x2∈[-2,0],f(x1)<g(x2)恒成立,求
1.已知函数 f(x)=ax-e (a∈R),g(x)=
x
.
(1)求函数 f(x)的单调区间; x (2)∃ x0∈(0,+∞),使不等式 f(x)≤g(x)-e 成立,求 a 的取值范围.
解:(1)因为 f′(x)=a-e ,x∈R. 当 a≤0 时,f′(x)<0,f(x)在 R 上单调递减; 当 a>0 时,令 f′(x)=0 得 x=ln a. 由 f′(x)>0 得 f(x)的单调递增区间为(-∞,ln a); 由 f′(x)<0 得 f(x)的单调递减区间为(ln a,+∞). x (2)因为∃ x0∈(0,+∞),使不等式 f(x)≤g(x)-e , 则 ax≤ ,即 a≤ .