解题思路:(1)根据导数的几何意义求出函数f(x)在x=1处的导数,从而求出切线的斜率,建立等式关系即可求出a的值;
(2)先证充分性,当a=1时,利用导数研究函数的最小值即可,然后证明必要性,讨论a的符号使f(x)≥0恒成立,求出a的值即可;
(3)设h(x)=f(x)+[4/x]=x-1-alnx+[4/x],则|f(x1)-f(x2)|≤4|
1
x
1
-
1
x
2
|等价于函数h(x)在区间(0,1]上是减函数即使x2-ax-4≤0在(0,1]上恒成立,然后利用分离法将a分离出来,从而求出a的范围.
(1)∵f'(x)=1-
a/x],∴f'(1)=1-a
∴曲线y=f(x)在x=1处的切线的斜率为1-a
∵曲线y=f(x)在x=1处的切线的方程为3x-y-3=0,
∴1-a=3,解得a=-2
(2)①充分性
当a=1时,f(x)=x-1-lnx,f'(x)=1-[1/x]=[x−1/x]
∴当x>1时,f'(x)>0,所以函数f(x)在(1,+∞)上是增函数,
当0<x<1时,f'(x)<0,所以函数f(x)在(0,1)上是减函数,
∴f(x)≥f(1)=0
②必要性
f'(x)=1-[a/x]=[x−a/x],其中x>0
(i)当a≤0时,f'(x)>0恒成立,所以函数f(x)在(0,+∞)上是增函数
而f(1)=0,所以当x∈(0,1)时,f(x)<0,与f(x)≥0恒成立相矛盾
∴a≤0不满足题意.
(ii)当a>0时,∵x>a时,f'(x)>0,所以函数f(x)在(a,+∞)上是增函数;
0<x<a时,f'(x)<0,所以函数f(x)在(0,a)上是减函数;
∴f(x)≥f(a)=a-1-alna
∵f(1)=0,所以当a≠1时,f(a)<f(1)=0,此时与f(x)≥0恒成立相矛盾
∴a=1
综上所述,f(x)≥0恒成立的充要条件是a=1;
(3)由(2)可知,
当a<0时,函数f(x)在(0,1]上是增函数,又函数y=[1/x]在(0,1]上是减函数
不妨设0<x1≤x2≤1
则|f(x1)-f(x2)|=f(x2)-f(x1),
∴|f(x1)-f(x2)|≤4|[1
x1-
1
x2|即f(x2)+4×
1
x2≤f(x1)+4×
1
x1
设h(x)=f(x)+
4/x]=x-1-alnx+[4/x],
则|f(x1)-f(x2)|≤4|[1
x1-
1
x2|等价于函数h(x)在区间(0,1]上是减函数
因为h'(x)=1-
a/x]-[4
x2=
x2−ax−4
x2,所以x2-ax-4≤0在(0,1]上恒成立,
即a≥x-
4/x]在(0,1]上恒成立,即a不小于y=x-[4/x]在(0,1]内的最大值.
而函数y=x-
点评:
本题考点: 利用导数研究曲线上某点切线方程;必要条件、充分条件与充要条件的判断;利用导数求闭区间上函数的最值.
考点点评: 本题主要考查了利用导数研究曲线上某点切线方程,以及充要条件的证明和恒成立问题的应用,同时考查了计算能力,转化与划归的思想,属于中档题.