(1)知,x1∈(-∞,1),x2∈(1,+∞),2-x2∈(-∞,1),又f(x)在(-∞,1)内单调递减,
所以x1+x2<2等价于f(x1)>f(2-x2),即f(2-x2)<0.
由于f(2-x2)=-x2e2-x2+a(x2-1)2,
而f(x2)=(x2-2)ex2+a(x2-1)2=0,
所以f(2-x2)=-x2e2-x2-(x2-2)ex2.
设g(x)=-xe2-x-(x-2)ex,
则g′(x)=(x-1)(e2-x-ex).
所以当x>1时,g′(x)<0,而g
(1)=0,
故当x>1时,g(x)<0.
从而g(x2)=f(2-x2)<0,故x1+x2<2.
4.已知函数f(x)=ax-1-lnx(a∈R).
(1)讨论函数f(x)在定义域内的极值点的个数;
(2)若函数f(x)在x=1处取得极值,∀x∈(0,+∞),f(x)≥bx-2恒成立,求实数b的取值范围.
解:
(1)由已知得f′(x)=a-=(x>0).
当a≤0时,f′(x)≤0在(0,+∞)上恒成立,函数f(x)在(0,+∞)上单调递减,
∴f(x)在(0,+∞)上没有极值点.
当a>0时,由f′(x)<0,得0<x<,
由f′(x)>0,得x>,
∴f(x)在上单调递减,在上单调递增,
即f(x)在x=处有极小值.
∴当a≤0时,f(x)在(0,+∞)上没有极值点,
当a>0时,f(x)在(0,+∞)上有一个极值点.
(2)∵函数f(x)在x=1处取得极值,
∴f′
(1)=0,解得a=1,∴f(x)≥bx-2⇒1+-≥b,
令g(x)=1+-,则g′(x)=,
令g′(x)=0,得x=e2.
则g(x)在(0,e2)上单调递减,在(e2,+∞)上单调递增,
∴g(x)min=g(e2)=1-,即b≤1-,
故实数b的取值范围为.
5.(2015·全国卷Ⅱ)已知函数f(x)=lnx+a(1-x).
(1)讨论f(x)的单调性;
(2)当f(x)有最大值,且最大值大于2a-2时,求a的取值范围.
解:
(1)f(x)的定义域为(0,+∞),f′(x)=-a.
若a≤0,则f′(x)>0,所以f(x)在(0,+∞)上单调递增.
若a>0,则当x∈时,f′(x)>0;
当x∈时,f′(x)<0.
所以f(x)在上单调递增,在上单调递减.
(2)由
(1)知,当a≤0时,f(x)在(0,+∞)上无最大值;
当a>0时,f(x)在x=处取得最大值,最大值为
f=ln+a=-lna+a-1.
因此f>2a-2等价于lna+a-1<0.
令g(a)=lna+a-1,
则g(a)在(0,+∞)上单调递增,g
(1)=0.
于是,当01时,g(a)>0.
因此,a的取值范围是(0,1).
6.(2016·全国甲卷)已知函数f(x)=(x+1)lnx-a(x-1).
(1)当a=4时,求曲线y=f(x)在(1,f
(1))处的切线方程;
(2)若当x∈(1,+∞)时,f(x)>0,求a的取值范围.
解:
(1)f(x)的定义域为(0,+∞).
当a=4时,f(x)=(x+1)lnx-4(x-1),
f
(1)=0,f′(x)=lnx+-3,f′
(1)=-2.
故曲线y=f(x)在(1,f
(1))处的切线方程为2x+y-2=0.
(2)当x∈(1,+∞)时,f(x)>0等价于lnx->0.
设g(x)=lnx-,
则g′(x)=-=,g
(1)=0.
①当a≤2,x∈(1,+∞)时,x2+2(1-a)x+1≥x2-2x+1>0,故g′(x)>0,g(x)在(1,+∞)上单调递增,因此g(x)>0;
②当a>2时,令g′(x)=0得x1=a-1-,x2=a-1+.
由x2>1和x1x2=1得x1<1,故当x∈(1,x2)时,g′(x)<0,g(x)在(1,x2)上单调递减,因此g(x)<0.
综上,a的取值范围是(-∞,2].
7.(2016·山东高考)设f(x)=xlnx-ax2+(2a-1)x,a∈R.
(1)令g(x)=f′(x),求g(x)的单调区间;
(2)已知f(x)在x=1处取得极大值,求实数a的取值范围.
解:
(1)由f′(x)=lnx-2ax+2a,
可得g(x)=lnx-2ax+2a,x∈(0,+∞).
所以g′(x)=-2a=.
当a≤0,x∈(0,+∞)时,g′(x)>0,函数g(x)单调递增;
当a>0,x∈时,g′(x)>0,函数g(x)单调递增,
x∈时,g′(x)<0,函数g(x)单调递减.
所以当a≤0时,g(x)的单调增区间为(0,+∞);
当a>0时,g(x)的单调增区间为,单调减区间为.
(2)由
(1)知,f′
(1)=0.①当a≤0时,f′(x)单调递增,
所以当x∈(0,1)时,f′(x)<0,f(x)单调递减;
当x∈(1,+∞)时,f′(x)>0,f(x)单调递增.
所以f(x)在x=1处取得极小值,不合题意.
②当0<a<时,>1,
由
(1)知f′(x)在内单调递增,
可得当x∈(0,1)时,f′(x)<0,当x∈时,f′(x)>0.
所以f(x)在(0,1)内单调递减,在内单调递增,
所以f(x)在x=1处取得极小值,不合题意.
③当a=时,=1,
f′(x)在(0,1)内单调递增,在(1,+∞)内单调递减,
所以当x∈(0,+∞)时,f′(x)≤0,f(x)单调递减,不合题意.
④当a>时,0<<1,
当x∈时,f′(x)>0,f(x)单调递增,
当x∈(1,+∞)时,f′(x)<0,f(x)单调递减.
所以f(x)在x=1处取极大值,符合题意.
综上可知,实数a的取值范围为.
8..(2016·海口调研)已知函数f(x)=mx-,g(x)=3lnx.
(1)当m=4时,求曲线y=f(x)在点(2,f
(2))处的切线方程;
(2)若x∈(1,](e是自然对数的底数)时,不等式f(x)-g(x)<3恒成立,求实数m的取值范围.
解:
(1)当m=4时,f(x)=4x-,f′(x)=4+,
f′
(2)=5,
又f
(2)=6,
∴所求切线方程为y-6=5(x-2),
即y=5x-4.
(2)由题意知,x∈(1,]时,
mx--3lnx<3恒成立,
即m(x2-1)<3x+3xlnx恒成立,
∵x∈(1,],∴x2-1>0,
则m<恒成立.
令h(x)=,x∈(1,],
则m<h(x)min.
h′(x)==-,
∵x∈(1,],
∴h′(x)<0,
即h(x)在(1,]上是减函数.
∴当x∈(1,]时,h(x)min=h()=.
∴m的取值范围是.
9..(2017·福建省质检)已知函数f(x)=ax-ln(x+1),g(x)=ex-x-1.曲线y=f(x)与y=g(x)在原点处的切线相同.
(1)求f(x)的单调区间;
(2)若x≥0时,g(x)≥kf(x),求k的取值范围.
解:
(1)因为f′(x)=a-(x>-1),g′(x)=ex-1,
依题意,f′(0)=g′(0),即a-1=0,解得a=1,
所以f′(x)=1-=,
当-1<x<0时,f′(x)<0;当x>0时,f′(x)>0.
故f(x)的单调递减区间为(-1,0),单调递增区间为(0,+∞).
(2)由
(1)知,当x=0时,f(x)取得最小值0,
所以f(x)≥0,即x≥ln(x+1),从而ex≥x+1.
设F(x)=g(x)-kf(x)=ex+kln(x+1)-(k+1)x-1,
则F′(x)=ex+-(k+1)≥x+1+-(k+1),
(ⅰ)当k=1时,因为x≥0,所以F′(x)≥x+1+-2≥0(当且仅当x=0时等号成立),
此时F(x)在[0,+∞)上单调递增,
从而F(x)≥F(0)=0,即g(x)≥kf(x).
(ⅱ)当k<1时,因为f(x)≥0,所以f(x)≥kf(x).
由(ⅰ)知g(x)-f(x)≥0,所以g(x)≥f(x)≥kf(x),
故g(x)≥kf(x).
(ⅲ)当k>1时,令h(x)=ex+-(k+1),
则h′(x)=ex-,
显然h′(x)在[0,+∞)上单调递增,
又h′(0)=1-k<0,h′(-1)=e-1-1>0,