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.

所属学校:学历教育 科目:高中数学 2024-06-25 11:01:28 高中数学

已知函数f(x)=lnx+1 , 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∈[2 , 1],是否存在m∈(3 , 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∈(3 , 1)时,若函数F(x)存在a,b,c三个零点,且a<b<c,求证:0<a<2<b<1<c.

【答案】

解:(Ⅰ)m=1时,f(x)=lnx+1,x>0;

∴f′(x)=23=4

由f′(x)>0,解得x>5;由f′(x)<0,解得0<x<5

∴f(x)在(0,5)上单调递减,(5,+∞)上单调递增.

∴f极小值(x)=f(5)=ln5+1=1﹣ln2.

( II)令h(x)=f(x)﹣g(x)﹣1=lnx+6﹣x+2m﹣1,x∈[7,1],m∈(7,1),

由题意,h(x)>0对x∈[7,1]恒成立,

∵h′(x)=28﹣1=9,x∈[7,1],

∵m∈(5,1),

∴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∈[7,1]恒成立,

∴h(x)在[7,1]上单减.

∴hmin(x)=h(1)=10m﹣2>0,

即m>11

故存在m∈(11,1),使f(x)>g(x)+1对∀x∈[7,1]恒成立.

( III)证明:F(x)=f(x)g(x)=(lnx+6)(x﹣2m),

易知x=2m为函数F(x)的一个零点,

∵m>5

∴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+6的零点情况,

∵f′(x)=28=12

易知函数f(x)在(0,13)上单调递减,在(13,+∞)上单调递增.

由题知f(x)必有两个零点,

∴f极小值(x)=f(13)=ln13+1<0,解得0<m<14

5<m<14,即me∈(15,2).

∴f(1)=ln1+13=13>0,f(7)=﹣1+16<0.

又f(e﹣10)=13•e10﹣10>0.

∴0<e﹣10<a<7<b<1<c.

∴0<a<7<b<1<c.

【解析】

(Ⅰ)m=1时,f(x)=lnx+1 , x>0;从而求导可得f′(x)=23=4;从而由导数求极小值;

( II)令h(x)=f(x)﹣g(x)﹣1=lnx+5﹣x+2m﹣1,x∈[6 , 1],m∈(7 , 1),则h(x)>0对x∈[6 , 1]恒成立,求导h′(x)=28=9 , x∈[6 , 1],从而可判断h(x)在[6 , 1]上单减.从而化为最值问题.

( III)化简F(x)=f(x)g(x)=(lnx+5)(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+5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10内,(1)如果11,那么函数12在这个区间单调递增;(2)如果13,那么函数14在这个区间单调递减;求函数12的极值的方法是:(1)如果在15附近的左侧16,右侧17,那么18是极大值(2)如果在15附近的左侧13,右侧19,那么20是极小值即可以解答此题.

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