已知函数f(x)=ax+lnx,g(x)=ex.(I)当a≤0时,求f(x)的单调区间(Ⅱ)若不等式g(x)<x?mx有解,

2024-12-01 04:05:23
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回答1:

(Ⅰ)函数f(x)的定义域为(0,+∞),f′(x)=(ax+lnx)′=a+

1
x

①当a=0时,f′(x)>0,∴f(x)在(0,+∞)为单调递增函数;
②当a<0时,f′(x)=0,得x=-
1
a
,当x∈(0,-
1
a
)时,f′(x)>0;当x∈(-
1
a
,+∞)时,f′(x)<0;
∴f(x)在(0,-
1
a
)为单调递增函数;在(-
1
a
,+∞)为单调递减函数;
(II)由题意,不等式g(x)<
x?m
x
有解,即ex
x
<x-m有解,
因此只须m<x-ex
x
,x∈(0,+∞),
设h(x)=x-ex
x
,x∈(0,+∞),h′(x)=1-ex
x
+
1
2
x
),
因为
x
+
1
2
x
≥2
1
2
=
2
>1,且ex>1,∴1-ex
x
+
1
2
x
)<0,
故h(x)在(0,+∞)上是减函数,
∴h(x)<h(0)=0,故m<0.
(III)当a=0时,f(x)=lnx,f(x)与g(x)的公共定义域为(0,+∞),
|f(x)-g(x)|=|lnx-ex|=ex-lnx=ex-x-(lnx-x),
设m(x)=ex-x,x∈(0,+∞),
因为m′(x)=ex-1>0,m(x)在(0,+∞)上是增函数,m(x)>m(0)=1,
又设n(x)=lnx-x,x∈(0,+∞),
因为n′(x)=
1
x
-1,当x∈(0,1)时,n′(x)>0,n(x)在(0,1)上是增函数,
当x∈(1,+∞)时,n′(x)<0,n(x)在(1.+∞)上是减函数,
∴当x=1时,n(x)取得极大值,即n(x)≤n(1)=-1,
故|f(x)-g(x)|=m(x)-n(x)>1-(-1)=2.