解题思路:(I)
h(x)=
1
2
x
2
−2x+lo
g
a
x(x>0)
.在(0,+∞)上是增函数,所以
h′(x)=x−2+
1
xlna
≥0在(0,+∞)上恒成立,利用分离参数法求解.
(Ⅱ)由(I),
g(x)=lnx,g′(
x
0
)=
1
x
0
,于是[1
x
0
=
g(n)−g(m)/n−m
,
x
0
=
n−m
lnn−lnm].先证明
m<
n−m
lnn−lnm
.等价于mlnn-mlnm-n+m<0,构造函数r(x)=xlnn-xlnx-n+x(0<x≤n),
通过求导研究单调性,r(x)在(0,n]上为增函数.因此当m<n时,r(m)<r(n)=0,即mlnn-mlnm-n+m<0.同理可证
n>
n−m
lnn−lnm
.综上,m<
x
0
<n
.
(I)因为h(x)=
1
2x2−2x+logax(x>0).
所以h′(x)=x−2+
1
xlna.
因为h(x)在(0,+∞)上是增函数.
所以x−2+
1
xlna≥0在(0,+∞)上恒成立…(1分)
当x>0时,x−2+
1
xlna≥0⇔x2−2x≥−
1
lna.
而x2-2x=(x-1)2-1在(0,+∞)上的最小值是-1.
于是−1≥−
1
lna,即1≤
1
lna.(※)
可见a>1(若0<a<1,则
1
lna<0.这与
1
lna≥1矛盾)
从而由(※)式即得lna≤1.①…..…(4分)
同时,h′(x)=x−2+
1
xlna=
x2lna−2xlna+1
xlna(x>0)
由h′(x)存在(正)零点知△=(−2lna
)2 −4lna≥0,
解得lna≥1②,或lna≤0(因为a>1,lna>0,这是不可能的).
由①②得 lna=1.
此时,h'(x)存在正零点x=1,故a=e即为所求…(6分)
注:没有提到(验证)lna=1时,h'(x)存在正零点x=1,不扣分.
(II)由(I),g(x)=lnx,g′(x0)=
1
x0,
于是[1
x0=
g(n)−g(m)/n−m,x0=
n−m
lnn−lnm].…(7分)
以下证明m<
n−m
lnn−lnm.(☆)
(☆)等价于mlnn-mlnm-n+m<0.…(8分)
构造函数r(x)=xlnn-xlnx-n+x(0<x≤n),
则r'(x)=lnn-lnx,当x∈(0,n)时,r'(x)>0,所以r(x)在(0,n]上为增函数.
因此当m<n时,r(m)<r(n)=0,即mlnn-mlnm-n+m<0.
从而x0>m得到证明.…(11分)
同理可证n>
n−m
lnn−lnm.综上,m<x0<n.…(12分)
注:没有“综上”等字眼的结论,扣(1分).
点评:
本题考点: 导数在最大值、最小值问题中的应用.
考点点评: 数与函数的单调性的结合是导数最为基本的考查,而函数的恒成立问题常转化为利用相关知识求解函数的最值问题,体现了转化思想在解题中的应用,还考查了运用基本知识进行推理论证的能力
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