已知函数f(x)=lnx-ax(a∈R)(Ⅰ)若函数f(x)无零点,求实数a的取值范围;(Ⅱ)若存在两个实数x1,
已知函数f(x)=lnx-ax(a∈R)(Ⅰ)若函数f(x)无零点,求实数a的取值范围;(Ⅱ)若存在两个实数x1,x2且x1≠x2,满足f(x1)=0,f(x2)=0,求...
已知函数f(x)=lnx-ax(a∈R)(Ⅰ)若函数f(x)无零点,求实数a的取值范围;(Ⅱ)若存在两个实数x1,x2且x1≠x2,满足f(x1)=0,f(x2)=0,求证x1x2>e2.
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解(Ⅰ)①若a<0,则f′(x)>0,f(x)是区间(0,+∞)上的增函数,
∵f(1)=-a>0,f(ea)=a-aea=a(1-ea)<0,
∴f(1)?f(ea)<0,函数f(x)在区间(0,+∞)有唯一零点.
②若a=0,f(x)=lnx有唯一零点x=1.
③若a>0,令f′(x)=0得:x=
.
在区间(0,
)上,f′(x)>0,函数f(x)是增函数;
在区间(
,+∞)上,f′(x)<0,函数f(x)是减函数;
故在区间(0,+∞)上,f(x)的极大值为f(
)=ln
-1=-lna-1.
由于f(x)无零点,须使f(
)=ln
-1=-lna-1,解得:a>
.
故所求实数a的取值范围是(
,+∞).
(Ⅱ)设x1>x2>0,
∵f(x1)=0,f(x2)=0,
∴lnx1-ax1=0,lnx2-ax2=0,
∴lnx1-lnx2=a(x1-x2),lnx1+lnx2=a(x1+x2)
原不等式x1?x2>e2等价于lnx1+lnx2>2?a(x1+x2)>2,
?
>
?ln
>
,
令
=t,则t>1,
∴ln
>
?lnt>
,
设g(t)=lnt-
∵f(1)=-a>0,f(ea)=a-aea=a(1-ea)<0,
∴f(1)?f(ea)<0,函数f(x)在区间(0,+∞)有唯一零点.
②若a=0,f(x)=lnx有唯一零点x=1.
③若a>0,令f′(x)=0得:x=
1 |
a |
在区间(0,
1 |
a |
在区间(
1 |
a |
故在区间(0,+∞)上,f(x)的极大值为f(
1 |
a |
1 |
a |
由于f(x)无零点,须使f(
1 |
a |
1 |
a |
1 |
e |
故所求实数a的取值范围是(
1 |
e |
(Ⅱ)设x1>x2>0,
∵f(x1)=0,f(x2)=0,
∴lnx1-ax1=0,lnx2-ax2=0,
∴lnx1-lnx2=a(x1-x2),lnx1+lnx2=a(x1+x2)
原不等式x1?x2>e2等价于lnx1+lnx2>2?a(x1+x2)>2,
?
lnx1?lnx2 |
x1?x2 |
2 |
x1+x2 |
x1 |
x2 |
2(x1?x2) |
x1+x2 |
令
x1 |
x2 |
∴ln
x1 |
x2 |
2(x1?x2) |
x1+x2 |
2(t?1) |
t+1 |
设g(t)=lnt-
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