解题思路:(1)由题意得出等式解方程即可;(2)先求出函数g(x)的导数,再通过讨论p的范围综合得出 结论;(3设
h(x)=lnx−x−a,h′(x)=
1
x
−1=
1−x
x
,
从而得出x=1为h(x)的极大值点,所以h(x)≤h(1)=-1-a.再分别讨论a范围,求出函数的解的个数.
(1)由题意g(x)=px−
q
x−2lnx,
得g(e)=pe−
q
e−2,又g(e)=qe−
p
e−2,
∴pe−
q
e−2=qe−
p
e−2,
∴(p-q)e+(p-q)[1/e]=0
∴(p-q)(e+[1/e])=0,
∴p=q,
(2)由(1)知:g(x)=px−
p
x −2lnx,
显然,g(x)的定义域为(0,+∞).g′(x)=p+
p
x2−
2
x =
px2−2x+p
x2,
令h(x)=px2-2x+p.要使g(x)在(0,+∞)为单调函数,只需h(x)在(0,+∞)满足:h(x)≥0或h(x)≤0恒成立.
①p=0时,h(x)=-2x,
∵x>0,
∴h(x)<0,
∴g(x)=-[2x
x2<0
∴g(x)在(0,+∞)单调递减,∴p=0适合题意.
②当p>0时,
h(x)=px2-2x+p图象为开口向上抛物线,对称轴为x=
1/p]∈(0,+∞).
∴h(x)min=h(
1
p)=p-[1/p].只需p-[1/p]≥0,
即p≥1时h(x)≥0,g′(x)≥0,
∴g(x)在(0,+∞)单调递增,∴p≥1适合题意.
③当p<0时,h(x)=px2-2x+p图象为开口向下的抛物线,其对称轴为x=[1/p]∉(0,+∞),
只需h(0)≤0,即p≤0时h(0)≤(0,+∞)恒成立.
∴g′(x)<0,∴g(x)在(0,+∞)单调递减,
∴p<0适合题意.综上①②③可得,p≥1或p≤0.
(3)设h(x)=lnx−x−a,h′(x)=
1
x−1=
1−x
x,x∈(0,+∞).当x∈(0,1)时,h′(x)>0,∴h(x)为单调增函数;当x∈(1,∞)时,h′(x)<0,∴h(x)为单调减函数;
∴x=1为h(x)的极大值点,
∴h(x)≤h(1)=-1-a.
①若-1-a<0,即a>-1,h(x)=0无解;
②若-1-a=0,即a=-1,h(x)=0有一解x=1;
③若-1-a>0,即a<-1,h(1)>0.在0<x≤1上h(x)为单调增函数,
且h(ea)=a-ea-a<0,h(x)=0在0<x<1上有一解;
在x≥1上h(x)为单调减函数,且h(e-a)=-2a-e-a=-(2a+e-a),
设r(x)=2x+e-x(x<-1),
则r'(x)=2-e-x>0,r(x)>r(-1)=-2+e>0.
∴h(e-a)=-2a-e-a=-(2a+e-a)<0,h(x)=0在x≥1上有一解.
即a<-1,h(x)=0有两解.
综合知,a>-1时,h(x)=0无解;
a=-1时,h(x)=0有一解;
a<-1时,h(x)=0有两解.
点评:
本题考点: 利用导数研究函数的极值;利用导数研究函数的单调性.
考点点评: 本题考察了函数的单调性,导数的应用,渗透了分类讨论思想,是一道综合题.