解题思路:(1)求导数,利用导数的正负,即可求得函数f(x)的单调性区间;(2)将f(x)的表达式重新组合,即f(x)=(2-a)(x-1)-2lnx,分别研究函数m(x)=(2-a)(x-1),h(x)=2lnx,x>0,讨论当a<2时和当a≥2时的情况.(3)求出g′(x),根据导函数的正负得到函数的单调区间,即可求出g(x)的值域;对于f(x),讨论当a<2时和当a≥2时的情况,只有当f(x)在(0,e]上不单调的情况才可能满足题意,结合着g(x)的值域,和数形结合,要使在(0,e]上方程f(x)=g(x0)总存在两个不等的实根,只需满足f(22−a)≤0f(e)≥1,即12a+ln(2−a)−ln2≤0a≤2−3e−1,进一步通过求导的方法证明当a≤2-3e−1时,12a+ln(2-a)-ln2≤0恒成立,从而确定a的取值范围.
(1)当a=1时,f(x)=x-1-2lnx,则f′(x)=[x−2/x],
由f′(x)>0可得单调增区间为(2,+∞);由f′(x)<0可得单调减区间为(0,2);
(2)f(x)=(2-a)(x-1)-2lnx
令m(x)=(2-a)(x-1),x>0;h(x)=2lnx,x>0,则f(x)=m(x)-h(x),
①当a<2时,m(x)在(0,[1/2])上为增函数,h(x)在(0,[1/2])上为增函数,
结合图象可知,若f(x)在(0,[1/2])无零点,则m([1/2])≥h([1/2]),
即(2-a)×([1/2]-1)≥2ln[1/2],∴a≥2-4ln2,
∴2-4ln2≤a<2.
②当a≥2时,在(0,[1/2])上,m(x)≥0,h(x)<0,
∴f(x)>0,
∴f(x)在(0,[1/2])上无零点.
由①②得a≥2-4ln2.
∴amin=2-4ln2;
(3)g′(x)=e1-x-xe1-x=(1-x)e1-x,
当x∈(0,1)时,g′(x)>0,函数g(x)单调递增;
当x∈(1,e]时,g′(x)<0,函数g(x)单调递减.
又∵g(0)=0,g(1)=1,g(e)=e2-e>0,
∴函数g(x)在(0,e]上的值域为(0,1].
∵f(x)=(2-a)(x-1)-2lnx,∴f′(x)=
(2−a)x−2
x.
当x=
2
2−a时,f'(x)=0,由题意知,f(x)在(0,e]上不单调,故0<
2
2−a<e,即a<[2/2−e].
此时,当x变化时,f(x),f'(x)的变化情况如下:
x (0,
2
2−a) [2/2−a] (
2
2−a,e]
f'(x) - 0 +
f(x) ↘ 最小值 ↗对任意给定的x0∈(0,e],关于x的方程f(x)=g(x0)在x∈(0,e]恒有两个不同的实根,
需使
f(
2
2−a)≤0
f(e)≥1,即
1
2a+ln(2−a)−ln2≤0
a≤2−
3
e−1
下证:当a≤2-[3/e−1]时,[1/2]a+ln(2-a)-ln2≤0恒成立,
设t(x)=[1/2]x+ln(2-x)-ln2,x≤2-[3/e−1],
则t′(x)=[x
2(x−2),
当x∈(-∞,0)时,t′(x)≥0,x∈(0,2-
3/e−1])时,t′(x)<0.
∴t(x)≤t(0)=0.
∴[1/2]a+ln(2-a)-ln2≤0恒成立,
又∵2-[2/e]>2-[3/e−1],
∴a≤2-[3/e−1].
综上,得a∈(-∞,[3/e−1]].
点评:
本题考点: 导数在最大值、最小值问题中的应用;利用导数研究函数的单调性.
考点点评: 本题难度较大,较灵活,第二问是将原函数分成两个函数的差,再进一步通过数形结合进行谈论研究,学生也可以直接用求导的方式讨论研究.第三问中需要多次分类讨论和数形结合的思想给出思路的方向,并利用求导的方法进行验证研究,对于学生来说是一个难题.