已知函数f(x)=xlnx,g(x)=k(x-1).

1个回答

  • 解题思路:(Ⅰ)f(x)≥g(x)恒成立,等价于

    f(x)

    x

    g(x)

    x

    恒成立,设h(x)=lnx-

    k(x−1)

    x

    (x>0),求导数,确定函数的最小值h(x)min=h(k)=lnk-k+1≥0,再构造u(x)=lnx-x+1(x>0),求导数,确定函数的单调性,即可得出结论;

    (Ⅱ)分类讨论,由(Ⅰ)知当k≤0或k=1时,f(x)=g(x),即h(x)=0仅有唯一解x=1,不合题意;当0<k<1时,h(x)是(k,+∞)上的增函数,对x>1,有h(x)>h(1)=0,所以f(x)=g(x)没有大于1的根,不合题意;当k>1时,由f′(x)=g′(x)解得x0=ek-1,若存在x1=kx0=kek-1,则lnk-1+e1-k=0,证明lnk-1+e1-k=0在(1,+∞)无解,即可得出结论.

    (Ⅰ)注意到函数f(x)的定义域为(0,+∞),

    所以f(x)≥g(x)恒成立,等价于

    f(x)

    x≥

    g(x)

    x恒成立,

    设h(x)=lnx-

    k(x−1)

    x(x>0),

    则h′(x)=[x−k

    x2,------------(2分)

    当k≤0时,h′(x)>0对x>0恒成立,所以h(x)是(0,+∞)上的增函数,

    注意到h(1)=0,所以0<x<1时,h(x)<0不合题意.-------(4分)

    当k>0时,若0<x<k,h′(x)<0;若x>k,h′(x)>0.

    所以h(x)是(0,k)上的减函数,是(k,+∞)上的增函数,

    故只需h(x)min=h(k)=lnk-k+1≥0.--------(6分)

    令u(x)=lnx-x+1(x>0),u′(x)=

    1−x/x],

    当0<x<1时,u′(x)>0; 当x>1时,u′(x)<0.

    所以u(x)是(0,1)上的增函数,是(1,+∞)上的减函数.

    故u(x)≤u(1)=0当且仅当x=1时等号成立.

    所以当且仅当k=1时,h(x)≥0成立,即k=1为所求.--------(8分)

    (Ⅱ)由(Ⅰ)知当k≤0或k=1时,f(x)=g(x),即h(x)=0仅有唯一解x=1,不合题意;

    当0<k<1时,h(x)是(k,+∞)上的增函数,对x>1,有h(x)>h(1)=0,

    所以f(x)=g(x)没有大于1的根,不合题意.---------(8分)

    当k>1时,由f′(x)=g′(x)解得x0=ek-1,若存在x1=kx0=kek-1

    则lnk-1+e1-k=0,

    令v(x)=lnx-1+e1-x,v′(x)=

    ex−ex

    xex,

    令s(x)=ex-ex,s′(x)=ex-e,当x>1时,总有s′(x)>0,

    所以s(x)是(1,+∞)上的增函数,即s(x)=ex-ex>s(1)=0,

    故v′(x)>0,v(x)在(1,+∞)上是增函数,

    所以v(x)>v(1)=0,即lnk-1+e1-k=0在(1,+∞)无解.

    综上可知,不存在满足条件的实数k.----------------------(12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: 本题考查导数知识的运用,考查函数的构造,考查函数的最值,考查等价转化问题的能力,属于难题.