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已知函数 f(x)=x−ln⁡(ax),a≠0.

  1. 当 a=1 时,求函数 f(x) 在 x=1 处的切线方程;
  2. 若函数 f(x) 有且只有 1 个极值点,求 a 的取值范围;
  3. 若 exf(x)≥1 在 [1,+∞) 上恒成立,求 a 的取值范围.
解

  1. 此时 f(1)=1,f′(1)=0, 故所求切线方程为 y=1.
  2. 若 a=0, f(x) 没有极值点; 若 a<0, 由于 f(x)=1−1x>0,x<0, f(x) 依然没有极值点; 若 a>0, f(x)=1−1x,x>0, f(x) 有唯一极值点 x=1. 综上,a>0.
  3. 此时默认 a≥0. 若 a=0, 则 exf(x)=exx≥e>1,显然成立; 若 a>0, 不等式等价于 ln⁡a≤x−ln⁡x−e−x.
    而(x−ln⁡x−e−x)′=1−1x+e−x>0,x≥1, 故只需要ln⁡a≤1−e−1⇒a≤e1−e−1.
    综上,a∈[0,e1−e−1].