已知函数f(x)=lnx+
, g(x)=x﹣2m,其中m∈R,e=2.71828…为自然对数的底数.
(Ⅰ)当m=1时,求函数f(x)的极小值;
(Ⅱ)对∀x∈[
, 1],是否存在m∈(
, 1),使得f(x)>g(x)+1成立?若存在,求出m的取值范围;若不存在,请说明理由;
(Ⅲ)设F(x)=f(x)g(x),当m∈(
, 1)时,若函数F(x)存在a,b,c三个零点,且a<b<c,求证:0<a<
<b<1<c.
解:(Ⅰ)m=1时,f(x)=lnx+
,x>0;
∴f′(x)=
﹣
=
;
由f′(x)>0,解得x>
;由f′(x)<0,解得0<x<
;
∴f(x)在(0,
)上单调递减,(
,+∞)上单调递增.
∴f极小值(x)=f(
)=ln
+1=1﹣ln2.
( II)令h(x)=f(x)﹣g(x)﹣1=lnx+
﹣x+2m﹣1,x∈[
,1],m∈(
,1),
由题意,h(x)>0对x∈[
,1]恒成立,
∵h′(x)=
﹣
﹣1=
,x∈[
,1],
∵m∈(
,1),
∴在二次函数y=﹣2x2+2x﹣m中,△=4﹣8m<0,
∴y=﹣2x2+2x﹣m<0恒成立;
∴h′(x)<0对x∈[
,1]恒成立,
∴h(x)在[
,1]上单减.
∴hmin(x)=h(1)=
m﹣2>0,
即m>
.
故存在m∈(
,1),使f(x)>g(x)+1对∀x∈[
,1]恒成立.
( III)证明:F(x)=f(x)g(x)=(lnx+
)(x﹣2m),
易知x=2m为函数F(x)的一个零点,
∵m>
,
∴2m>1,
因此据题意知,函数F(x)的最大的零点c>1,
下面讨论f(x)lnx+
的零点情况,
∵f′(x)=
﹣
=
;
易知函数f(x)在(0,
)上单调递减,在(
,+∞)上单调递增.
由题知f(x)必有两个零点,
∴f极小值(x)=f(
)=ln
+1<0,解得0<m<
,
∴
<m<
,即me∈(
,2).
∴f(1)=ln1+
=
>0,f(
)=﹣1+
<0.
又f(e﹣10)=
•e10﹣10>0.
∴0<e﹣10<a<
<b<1<c.
∴0<a<
<b<1<c.
(Ⅰ)m=1时,f(x)=lnx+
, x>0;从而求导可得f′(x)=
﹣
=
;从而由导数求极小值;
( II)令h(x)=f(x)﹣g(x)﹣1=lnx+
﹣x+2m﹣1,x∈[
, 1],m∈(
, 1),则h(x)>0对x∈[
, 1]恒成立,求导h′(x)=
﹣
=
, x∈[
, 1],从而可判断h(x)在[
, 1]上单减.从而化为最值问题.
( III)化简F(x)=f(x)g(x)=(lnx+
)(x﹣2m),易知x=2m为函数F(x)的一个零点,从而函数F(x)的最大的零点c>1,再讨论f(x)lnx+
的零点情况即可.
【考点精析】通过灵活运用利用导数研究函数的单调性和函数的极值与导数,掌握一般的,函数的单调性与其导数的正负有如下关系: 在某个区间
内,(1)如果
,那么函数
在这个区间单调递增;(2)如果
,那么函数
在这个区间单调递减;求函数
的极值的方法是:(1)如果在
附近的左侧
,右侧
,那么
是极大值(2)如果在
附近的左侧
,右侧
,那么
是极小值即可以解答此题.
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