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[对应学生用书P19]
1.己知函数fx)=xnx一x,两相异正实数1,2满足)=x2),求证::十x2>2.
证明fx)=lnx,当x∈(O,1)时,fx)单调递减,当x∈(1,十o)时,fx)单调递增,且
1)=一1,如图所示,
不妨设1<1x2,
要证十x2>2,即证x>2-,
只需要证frcynalvs-4 alcol(2-xl)x),
又x1)=x2),
.只需证freynalvs4 alcol(2-xl)),
设gx)=fx)-2-x)c∈(0,1),则g(x)=fx)-f(2-x)=lnx+n(2-x),0<x<1,再设
h(x)=Inx+In (2-x),0<x<1,h'(x)=Ix-12-x=2-2xxlbVclrcvnalvs4lallcol(2-x))>0,
∴.hx)在(0,1)上单调递增,x)<h(1)=0,
∴gx)在(0,1)上单调递减,.g()>g(1)=0,
x)-2-xP0,0x<1,
.∴f)>Arey(alvs-4 alcol(2-xl),∴.x1+x>2.
2.已知函数f(x)=(1十lnx)e.
(1)讨论x)的单调性:
(2)若方程x)=1有两个根x1,2,求实数a的取值范围,并证明:2>1.
解析(1)由题意可得x>0,1>0,所以a>0,
f(x)=(1+lnx)e立.=1十mxar的定义城为(0,+),
f(x)=1rc\)(alvs4\allcol(1+In x)\rc)(alvs4allcol(ax)=-In xax2,
由x)=0,得x=1,
当0<x<1时,fx)>0,则x)在(0,1)上单调递增,
当x之1时,f)0,则)在(1,+∞)上单调递减.
(2)证明由1+In xax=1,得1十lnx=a,
ig(x)=1+In xx,g'(x)=1rc\)(alvs4allcol(1+In x)x2=-In xx2,
由g(x)=0,得x=1,
当0<1时,g'(x)>0,则gx)在(0,1)上单调递增,
当x>1时,g'(x)<0,则gx)在(1,十∞)上单调递减,
又glalvs-4alco1f1e)=0,g(1)=1,且当x一+∞时,gx)→0,
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ge)=1十lnxx的图象如图,
↑y
011
所以当0<a<1时,方程1十lnx=a有两个根,
不妨设2,则01<1x2,1十1nxlx1=1十lnx2x2,
h(x)=g(x)-glaws4lallcol(f1x))=1+In xx-x(1-Inx),
h'x)=-lnxx2+lnx=x2-lx2-lnx≥0,
所以h(x)在(0,十o∞)上单调递增,
又h(1)=0,所以hs)=gs)-glalvs4-alco1.(f1xl)》<0,
即g)gaws4 allcol(y1xl》,又g)=gc2),
所以g2)gavs4 allcol0f1xl》,
又x2>1,1x>1,g(x)在(1,+∞)上单调递减,
所以2>1xl,
故x2>1.
3.已知函数fx)=ex-lnx十x一a.
(1)若x)≥0,求实数a的取值范围:
(2)若fx)有两个零点1,2,求证:2<1.alvs4al小col(提示:f(xexm)=m+lnm一a
解析(1)x)的定义域为(0,+o),f(x)=avs4 alcol(f1lx2)ex-1x+1=Ix
awvs4 allcol(1-f(Ix))ex+lalvs4\allcol(1-1x))=x-Ixlalvs4lallcol(ffexx)+1).f(x)=0,
得x=1,
当x∈(0,1)时,f(x)<0,x)单调递减,
当x∈(1,十∞)时,fx)>0,x单调递增,
则fx)≥1)=e+1-a.
若fx)≥0,则e+1-a≥0,
即a≤e十1.所以a的取值范围为(-∞,e十1],
(2)证明由题意得fx)=ex+ne-a,令m=exx>l,则gm)=m+lnm-a,m>l,g
(m)=1十1m>0,所以gm)=m+lnm-a在(1,十∞)上单调递增,故g(m)=0至多有1个解.
因为x)=ex十In exx-一a有两个零点1,x2,
故m=exlx1=ex2x2,
两边取对数得一n=2一lnx2,
即xl-x2nx1-lnx2=1
又因为xlx2<xl一x2lnxl-lnx2(*),
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故xlx2<1,即x12<1
下证xlx2xl-x2lnx1-lnx2(*
不妨取>2,xlx2<xl-x2lnxl-mx2台ln1-n2xl-x2rlx2)台In xlx2<xlx2)-
x2xl).不妨令t=xlx2),则仑1,只需证2ln长t-1t
构造h0=2nt-t什lt,pl,
则h'(①=2t-1-1t2=一laws4alco1(1-f1)2<0,
所以h0=2nt-t+1t在(1,+∞)上单调递减,故h()<(1)=0,即2ntt-lt,得证.
4.已知函数fx)=(nx-k-1)x(k∈R)
(I)当k=0时,若gc)=x)一m有两个零点,求m的取值范围;
(2)若x12且f)=fx2),求证:1x2<e2
解析(1)当k=0时,x)=nx一1)x,fx)=lnx,当x>1时,f(x)>0,fx)单调递增:
当0x<1时,)<0,x)单调递减,
所以fx)mim=f1)=-1.又0x<e时,fx)0,且x一0时,fx)→0,e时,x)>0,作出
x)的大致图象如图所示,因为g(x)有两个零点,所以y=x)与y=m有两个交点,由图可得
m的取值范围是(-1,O)
↑y
-10N
341
y=m
(2)证明设x)=x2)=t,
bVcrc)(alvs4alcol(Inx1-k-1))x1=t,b\lc\(rc)(awvs4lalcol(In x2-k-1))x2=t,
所以nxl一k-1=ftcl2),(0),两式相减得ln1-n=c1-2,即t=lnxl一ln
x211x2,
两式相加得ln+ln2-2k-2=tavs4 alcol(f1lx2
要证xx2<e2,只需证In rcy(alvs4 alcol(lx2lne2,
即ln+lnx2<2k,即证tavs4 allcol(f(1lx2)+2k+2<2k,只需证t
alvs4 alcol(f(1lx2)<-2,只需证lnx1-nx211x2-alvs4 allcol(f(11x2<-2,只需证xlx2xlx2
In xIx2<-2
令m=xlx2(0<m<1),则只需证1十ml一mlnm<-2,
即证nm<rc)Aavs4 alcol(m-l)jm+1.构造函数g(m)=nm-rcynawvs-4 al\col(m-l)
m+1=lnm-2+4m+1(0<m<1),
则g(m)=1m-4(m+1)2=(0m-1)2m(m+)2>0,
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所以g(m)在(0,1)上单调递增,
所以g(m)8(1)=0,
即lnm<rc)avs4 alcol(m-l)m+1,得证
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