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已知函数f(x)=
x
,g(x)=aln x,a∈R.
(1)设h(x)=f(x)-g(x),当h(x)存在最小值时,求最小值φ(a)的解析式;
(2)对于(1)中的φ(a),证明当a∈(0,+∞)时,φ(a)≤1.
人气:134 ℃ 时间:2019-09-18 02:24:41
解答
(1)由条件知h(x)=
x
-aln x(x>0).
∴h′(x)=
1
2
x
-
a
x
=
x
−2a
2x

①当a>0时,令h′(x)=0,解得x=4a2
∴当0<x<4a2时,h′(x)<0,h(x)在(0,4a2)上递减;
当x>4a2时,h′(x)>0,h(x)在(4a2,+∞)上递增.
∴x=4a2是h(x)在(0,+∞)上的唯一极值点,
且是极小值点,从而也是h(x)的最小值点.
∴最小值φ(a)=h(4a2)=2a-aln 4a2=2a(1-ln 2a).
②当a≤0时,h′(x)=
x
−2a
2x
>0,h(x)在(0,+∞)上递增,无最小值.
故h(x)的最小值为φ(a)=2a(1-ln 2a)(a>0).
(2)由(1)知φ(a)=2a(1-ln 2a),(a>0).
则φ′(a)=-2ln 2a,令φ′(a)=0,解得a=
1
2

当0<a<
1
2
时,φ′(a)>0,∴φ(a)在(0,
1
2
)上递增;
当a>
1
2
时,φ′(a)<0,∴φ(a)在(
1
2
,+∞)上递减.
∴φ(a)在a=
1
2
处取得极大值φ(
1
2
)=1,
∵φ(a)在(0,+∞)上有且只有一个极值点,
所以φ(
1
2
)=1也是φ(a)的最大值.
∴当a∈(0,+∞)时,总有φ(a)≤1.
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