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[课下巩固检测练(十一)] 极值点偏移
(每题10分)
1.已知函数f(x)=ln x-ax有两个零点.
(1)求a的取值范围;
(2)设x1,x2是f(x)的两个零点,证明:a>2.
解:(1)f(x)的定义域为,f'(x)=-a,
当a≤0时,f'(x)>0,f(x)在上单调递增,f(x)至多一个零点,不符合题意,舍去;
当a>0时,令f'(x)>0得0<x<,所以f(x)在上单调递增,
当x>,f'(x)<0,此时f(x)在上单调递减,
所以f(x)的极大值也是最大值f=ln-1>0,∴0<a<.
又x<1时,f(x)<0;x趋向于+∞时,f(x)趋向于-∞.
所以f(x)有两个零点,a的取值范围为.
(2)不妨设x1<x2,由f=f,则0<x1<<x2.
构造函数F(x)=f(x)-f(0<x<),
F'=f'(x)+f'=+=+-2a=,
因为0<x<,所以2-ax>0,即F'>0,所以F(x)在上单调递增,
又F=0,所以F(x)=f(x)-f<F=0,
则f(x)<f,故f<f.
又f=f,所以f<f.
而x2,-x1∈,f(x)在上单调递减,
所以x2>-x1,即x1+x2>,所以a>2.
2.已知函数h=ln x和g(x)=ax,若存在两个实数x1,x2,且x1≠x2,使得h=g,h=g,证明:x1x2>e2.
证明:方法一(利用参数a作为媒介,换元后构造新函数):因为x1≠x2,不妨设x1>x2,
因为ln x1-ax1=0,ln x2-ax2=0,
所以ln x1+ln x2=a,ln x1-ln x2=a,所以=a,
欲证x1x2>e2,即证ln x1+ln x2>2.
因为ln x1+ln x2=a,所以即证a>,
所以即证>,即证ln>.
令t=,则t>1,x1x2>e2等价于ln t->0,
构造函数g=ln t-,t>1,
因为g'=>0,所以g在上单调递增,
故g>ln 1-=0,即ln t->0,所以x1x2>e2.
方法二(直接换元构造新函数):a==,即=,设x1<x2,t=,则t>1,
则x2=tx1,=t,可得ln x1=,ln x2=ln tx1=ln t+ln x1=ln t+=,
由于x1x2>e2⇔ln x1+ln x2>2⇔+=ln t>2⇔ln t->0,
构造函数g=ln t-,t>1,
因为g'=>0,所以g在上单调递增,
故g>ln 1-=0,即ln t->0,
所以x1x2>e2.
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