已知a为实常数,函数f(x)=lnx-ax+1.(Ⅰ)讨论函数f(x)的单调性;(Ⅱ)若函数f(x)有两个不同的零

2024年11月30日 06:38
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(Ⅰ)f(x)的定义域为(0,+∞),其导数f'(x)=

1
x
-a.
①当a≤0时,f'(x)>0,函数在(0,+∞)上是增函数;
②当a>0时,在区间(0,
1
a
)上,f'(x)>0;在区间(
1
a
,+∞)上,f'(x)<0.
∴f(x)在(0,
1
a
)是增函数,在(
1
a
,+∞)是减函数.
(Ⅱ)(ⅰ)由(Ⅰ)知,当a≤0时,函数f(x)在(0,+∞)上是增函数,不可能有两个零点,
当a>0时,f(x)在(0,
1
a
)上是增函数,在(
1
a
,+∞)上是减函数,此时f(
1
a
)为函数f(x)的最大值,
当f(
1
a
)≤0时,f(x)最多有一个零点,∴f(
1
a
)=ln
1
a
>0,解得0<a<1,
此时,
1
e
1
a
e2
a2
,且f(
1
e
)=-1-
a
e
+1=-
a
e
<0,
f(
e2
a2
)=2-2lna-
e2
a
+1=3-2lna-
e2
a
(0<a<1),
令F(a)=3-2lna-
e2
a
,则F'(x)=-
2
a
+
e2
a2
=
e2?2a
a2
>0,∴F(a)在(0,1)上单调递增,
∴F(a)<F(1)=3-e2<0,即f(
e2
a2
)<0,
∴a的取值范围是(0,1).
(ii)由(Ⅱ)(i)可知函数f(x)在(0,
1
a
)是增函数,在(
1
a
,+∞)是减函数.f(x)=lnx-ax+1,
∴f(
1
e
)=-1-
a
e
+1=-
a
e
<0,f(1)=1-a>0.故
1
e
x1
<1;
第二部分:分析:∵0x1
1
a
,∴
2
a
?x1
1
a
.只要证明:f(
2
a
?x1
)>0就可以得出结论.
下面给出证明:构造函数:g(x)=f(
2
a
-x)-f(x)=ln(
2
a
-x)-a(
2
a
-x)-(lnx-ax)(0<x≤
1
a
),
则g'(x)=
1
x?
2
a
?
1
x
+2a=
2a(x?
1
a
)2
x(x?
2
a
)
<0

函数g(x)在区间(0,
1
a
]上为减函数.0<x1
1
a
,则g(x1)>g(
1
a
)=0,又f(x1)=0,
于是f(
2
a
?x1
)=ln(
2
a
?x1
)-a(
2
a
?x1
)+1-f(x1)=g(x1)>0.又f(x2)=0,
由(1)可知x2
2
a
?x1
,即x1+x2
2
a
>2