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(2014•南京模拟)已知函数f(x)=lnx(x>0).

来源:学生作业帮 编辑:作业帮 分类:综合作业 时间:2024/07/14 08:44:15
(2014•南京模拟)已知函数f(x)=lnx(x>0).
(1)求函数g(x)=f(x)-x+1的极值;
(2)求函数h(x)=f(x)+|x-a|(a为实常数)的单调区间;
(3)若不等式(x2-1)f(x)≥k(x-1)2对一切正实数x恒成立,求实数k的取值范围.
(1)g (x)=lnx-x+1,g′(x)=
1
x-1=
1−x
x,
当0<x<1时,g′(x)>0;当x>1时,g′(x)<0,
可得g (x)在(0,1)上单调递增,在(1,+∞)上单调递减,
故g (x)有极大值为g (1)=0,无极小值.
(2)h(x)=lnx+|x-a|.
当a≤0时,h(x)=lnx+x-a,h′(x)=1+
1
x>0恒成立,此时h(x)在(0,+∞)上单调递增;
当a>0时,h(x)=

lnx+x−a,x≥a
lnx−x+a,0<x<a
①当x≥a时,h(x)=lnx+x-a,h′(x)=1+
1
x>0恒成立,此时h(x)在(a,+∞)上单调递增;
②当0<x<a时,h(x)=lnx-x+a,h′(x)=
1
x-1=
1−x
x.
当0<a≤1时,h′(x)>0恒成立,此时h(x)在(0,a)上单调递增;
当a>1时,当0<x<1时h′(x)>0,当1≤x<a时h′(x)≤0,
所以h(x)在(0,1)上单调递增,在(1,a)上单调递减.
综上,当a≤1时,h(x)的增区间为(0,+∞),无减区间;
当a>1时,h(x)增区间为(0,1),(a,+∞);减区间为(1,a).
(3)不等式(x2-1)f (x)≥k(x-1)2对一切正实数x恒成立,
即(x2-1)lnx≥k(x-1)2对一切正实数x恒成立.
当0<x<1时,x2-1<0;lnx<0,则(x2-1)lnx>0;
当x≥1时,x2-1≥0;lnx≥0,则(x2-1)lnx≥0.
因此当x>0时,(x2-1)lnx≥0恒成立.
又当k≤0时,k(x-1)2≤0,故当k≤0时,(x2-1)lnx≥k(x-1)2恒成立.
下面讨论k>0的情形.
当x>0且x≠1时,(x2-1)lnx-k(x-1)2=(x2-1)[lnx-
k(x−1)
x+1].
设h(x)=lnx-
k(x−1)
x+1( x>0且x≠1),h′(x)=
1
x-
2k
(x+1)2=
x2+2(1−k)x+1
x(x+1)2.
记△=4(1-k)2-4=4(k2-2k).
①当△≤0,即0<k≤2时,h′(x)≥0恒成立,故h(x)在(0,1)及(1,+∞)上单调递增.
于是当0<x<1时,h(x)<h(1)=0,又x2-1<0,故(x2-1)h(x)>0,即(x2-1)lnx>k(x-1)2
当x>1时,h(x)>h(1)=0,又x2-1>0,故(x2-1)h(x)>0,即(x2-1)lnx>k(x-1)2
又当x=1时,(x2-1)lnx=k(x-1)2
因此当0<k≤2时,(x2-1)lnx≥k(x-1)2对一切正实数x恒成立.
②当△>0,即k>2时,设x2+2(1-k)x+1=0的两个不等实根分别为x1,x2(x1<x2).
函数φ(x)=x2+2(1-k)x+1图象的对称轴为x=k-1>1,
又φ(1)=4-2k<0,于是x1<1<k-1<x2
故当x∈(1,k-1)时,φ(x)<0,即h′(x)<0,从而h(x)在(1,k-1)在单调递减;
而当x∈(1,k-1)时,h(x)<h(1)=0,此时x2-1>0,于是(x2-1)h(x)<0,即(x