849

849

已知函数 f(x)=ax−ln⁡x,a∈R.

  1. 讨论函数 f(x) 的单调性;
  2. 当 a=1 时, 设 g(x)=(x−1)2f(x), 求证: 函数 g(x) 存在极大值点 x0,且 2e2<g(x0)<23.
解答

  1. f′(x)=ax−1x. 当 a≤0, f(x) 在 (0,+∞) 上单增; 当 a>0, f(x) 在 (0,1a) 上单减,在 (1a,+∞) 上单增.
  2. 求导得 g′(x)=x−1(x−ln⁡x)2(x−1x+2−2ln⁡x). 记 h(x)=x−1x+2−2ln⁡x, 则 h′(x)=(x−1)2x2≥0. 又h(1e2)=6+1e2−e2<7−e2<0,h(13)=2ln⁡3−23>2−23>0,
    从而 g′(x) 存在唯一零点 x0∈(1e2,13), 且它是 g(x) 的唯一极大值点,进而
g(x0)=(x0−1)2x0−12(x0−1x0)−1=2x0∈(2e2,23).