解题思路:(1)当a=1时,求函数的定义域,然后利用导数求函数的极值和单调性.
(2)利用(1)的结论,求函数f(x)的最小值以及g(x)的最大值,利用它们之间的关系证明不等式.
(3)利用导数求函数的最小值,让最小值等于3,解参数a.
(1)因为f(x)=x−lnx,f′(x)=1−
1
x=
x−1
x,所以当0<x<1时,f'(x)<0,此时函数f(x)单调递减.
当1<x≤e时,f'(x)>0,此时函数f(x)单调递增.所以函数f(x)的极小值为f(1)=1.
(2)因为函数f(x)的极小值为1,即函数f(x)在(0,e]上的最小值为1.
又g′(x)=
1−lnx
x2,所以当0<x<e时,=g'(x)>0,此时g(x)单调递增.
所以g(x)的最大值为g(e)=[1/e<
1
2],所以f(x)min−g(x)max>
1
2,所以在(1)的条件下,f(x)>g(x)+[1/2].
(3)假设存在实数a,使f(x)=ax-lnx,x∈(0,e],有最小值3,则f′(x)=a−
1
x=
ax−1
x,
①当a≤0时,f'(x)<0,f(x)在(0,e]上单调递减,f(x)min=f(e)=ae−1=3,a=
4
e,(舍去),此时函数f(x)的最小值不是3.
②当0<
1
a<e时,f(x)在(0,[1/a]]上单调递减,f(x)在([1/a],e]上单调递增.
所以(x)min=f(
1
a)=1+lna=3,a=e2,满足条件.
③当[1/a≥e时,f(x)在(0,e]上单调递减,f(x)min=f(e)=ae−1=3,a=
4
e],(舍去),此时函数f(x)的最小值是不是3.
综上可知存在实数a=e2,使f(x)的最小值是3.
点评:
本题考点: 利用导数研究函数的单调性;利用导数研究函数的极值;导数在最大值、最小值问题中的应用.
考点点评: 本题主要考查利用函数的单调性研究函数的单调性问题,运算量较大,综合性较强.