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已知函数f(x)=
1−x
ax
+lnx.
(I)当a=
1
2
时,求f(x)在[1,e]上的最大值和最小值;
(II)若函数g(x)=f(x)-
1
4
x在[1,e]上为增函数,求正实数a的取值范围.
人气:142 ℃ 时间:2020-01-27 06:18:43
解答
(Ⅰ)当a=
1
2
时,f′(x)=
x−2
x2
(x>0),
∴当x∈[1,2]时,f′(x)<0;当x∈(2,e]时,f′(x)>0,
∴f(x)在[1,2]上单调递减,在(2,e]上单调递增,
∴f(x)在区间[1,e]上有唯一极小值点,
故f(x)min=f(x)极小值=f(2)=ln2-1.
又∵f(1)=0,f(e)=
2−e
e
<0

∴f(x)在区间[1,e]上的最大值为f(x)max=f(1)=0.
综上可知,函数f(x)在[1,e]上的最大值是0,最小值是ln2-1.
(Ⅱ)∵g(x)=f(x)-
1
4
x,
∴g′(x)=
−ax2+4ax−4
4ax2
(a>0)

设h(x)=-ax2+4ax-4,由题意知,只需h(x)≥0在[1,e]上恒成立,
因为a>0,h(x)图象的对称轴为x=2,
所以只需h(1)=3a-4≥0,所以a≥
4
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