19.已知函数f(x)=ax+x2﹣xlna(a>0,a≠1).
(1)求函数f(x)在点(0,f(0))处的切线方程;
(2)求函数f(x)单调增区间;
(3)若存在x1,x2∈[﹣1,1],使得|f(x1)﹣f(x2)|≥e﹣1(e是自然对数的底数),求实数a的取值范围.
19.【答案】解:(1)∵f(x)=ax+x2﹣xlna,
∴f′(x)=axlna+2x﹣lna,
∴f′(0)=0,f(0)=1
即函数f(x)图象在点(0,1)处的切线斜率为0,
∴图象在点(0,f(0))处的切线方程为y=1;
(2)由于f‘(x)=axlna+2x﹣lna=2x+(ax﹣1)lna>0
①当a>1,y=2x单调递增,lna>0,所以y=(ax﹣1)lna单调递增,故y=2x+(ax﹣1)lna单调递增,
∴2x+(ax﹣1)lna>2×0+(a0﹣1)lna=0,即f’(x)>f‘(0),所以x>0
故函数f(x)在(0,+∞)上单调递增;
②当0<a<1,y=2x单调递增,lna<0,所以y=(ax﹣1)lna单调递增,故y=2x+(ax﹣1)lna单调递增,
∴2x+(ax﹣1)lna>2×0+(a0﹣1)lna=0,即f’(x)>f‘(0),所以x>0
故函数f(x)在(0,+∞)上单调递增;
综上,函数f(x)单调增区间(0,+∞);
(3)因为存在x1,x2∈[﹣1,1],使得|f(x1)﹣f(x2)|≥e﹣1,
所以当x∈[﹣1,1]时,|(f(x))max﹣(f(x))min|
=(f(x))max﹣(f(x))min≥e﹣1,
由(2)知,f(x)在[﹣1,0]上递减,在[0,1]上递增,
所以当x∈[﹣1,1]时,(f(x))min=f(0)=1,
(f(x))max=max{f(﹣1),f(1)},
而f(1)﹣f(﹣1)=(a+1﹣lna)﹣( +1+lna)=a﹣ ﹣2lna,
记g(t)=t﹣ ﹣2lnt(t>0),
因为g′(t)=1+ ﹣ =( ﹣1)2≥0(当t=1时取等号),
所以g(t)=t﹣ ﹣2lnt在t∈(0,+∞)上单调递增,而g(1)=0,
所以当t>1时,g(t)>0;当0<t<1时,g(t)<0,
也就是当a>1时,f(1)>f(﹣1);
当0<a<1时,f(1)<f(﹣1)
①当a>1时,由f(1)﹣f(0)≥e﹣1⇒a﹣lna≥e﹣1⇒a≥e,
②当0<a<1时,由f(﹣1)﹣f(0)≥e﹣1⇒ +lna≥e﹣1⇒0<a≤ ,
综上知,所求a的取值范围为a∈(0, ]∪[e,+∞).
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