(2014•天津)设f(x)=x-aex(a∈R),x∈R,已知函数y=f(x)有两个零点x1,x2,且x1<x2.

(2014•天津)设f(x)=x-aex(a∈R),x∈R,已知函数y=f(x)有两个零点x1,x2,且x1<x2
(Ⅰ)求a的取值范围;
(Ⅱ)证明:
x2
x1
随着a的减小而增大;
(Ⅲ)证明x1+x2随着a的减小而增大.
大班先生 1年前 已收到1个回答 举报

jinpeng20 幼苗

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解题思路:(Ⅰ)对f(x)求导,讨论f′(x)的正负以及对应f(x)的单调性,得出函数y=f(x)有两个零点的等价条件,从而求出a的取值范围;
(Ⅱ)由f(x)=0,得a=
x
ex
,设g(x)=
x
ex
,判定g(x)的单调性即得证;
(Ⅲ)由于x1=aex1,x2=aex2,则x2-x1=lnx2-lnx1=ln
x2
x1
,令
x2
x1
=t,整理得到x1+x2=
(t+1)lnt/t-1],令h(x)=
(x+1)lnx
x-1
,x∈(1,+∞),得到h(x)在(1,+∞)上是增函数,故得到x1+x2随着t的减小而增大.再由(Ⅱ)知,t随着a的减小而增大,即得证.

(Ⅰ)∵f(x)=x-aex,∴f′(x)=1-aex
下面分两种情况讨论:
①a≤0时,f′(x)>0在R上恒成立,∴f(x)在R上是增函数,不合题意;
②a>0时,由f′(x)=0,得x=-lna,当x变化时,f′(x)、f(x)的变化情况如下表:

x(-∞,-lna)-lna(-lna,+∞)
f′(x)+0-
f(x)递增极大值-lna-1递减∴f(x)的单调增区间是(-∞,-lna),减区间是(-lna,+∞);
∴函数y=f(x)有两个零点等价于如下条件同时成立:
(i)f(-lna)>0,(ii)存在s1∈(-∞,-lna),满足f(s1)<0,(iii)存在s2∈(-lna,+∞),满足f(s2)<0;
由f(-lna)>0,即-lna-1>0,解得0<a<e-1
取s1=0,满足s1∈(-∞,-lna),且f(s1)=-a<0,
取s2=[2/a]+ln[2/a],满足s2∈(-lna,+∞),且f(s2)=([2/a]-e
2
a)+(ln[2/a]-e
2
a)<0;
∴a的取值范围是(0,e-1).
(Ⅱ)证明:由f(x)=x-aex=0,得a=[x
ex,设g(x)=
x
ex,由g′(x)=
1-x
ex,得g(x)在(-∞,1)上单调递增,在(1,+∞)上单调递减,
并且,当x∈(-∞,0)时,g(x)≤0,当x∈(0,+∞)时,g(x)≥0,
x1、x2满足a=g(x1),a=g(x2),a∈(0,e-1)及g(x)的单调性,可得x1∈(0,1),x2∈(1,+∞);
对于任意的a1、a2∈(0,e-1),设a1>a2,g(X1)=g(X2)=ai,其中0<X1<1<X2
g(Y1)=g(Y2)=a2,其中0<Y1<1<Y2
∵g(x)在(0,1)上是增函数,∴由a1>a2,得g(Xi)>g(Yi),可得X1>Y1;类似可得X2<Y2
又由X、Y>0,得
X2
X1<
Y2
X1<
Y2
Y1;∴
x2
x1随着a的减小而增大;
(Ⅲ)证明:∵x1=aex1,x2=aex2,∴lnx1=lna+x1,lnx2=lna+x2
∴x2-x1=lnx2-lnx1=ln

点评:
本题考点: 利用导数研究函数的单调性;函数零点的判定定理.

考点点评: 本题考查了导数的运算以及利用导数研究函数的单调性与极值问题,也考查了函数思想、化归思想、抽象概括能力和分析问题、解决问题的能力,是综合型题目.

1年前

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