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已知函数f(x)=ax+lnx,函数g(x)=ex,其中e为自然对数的底数.

来源:学生作业帮 编辑:作业帮 分类:综合作业 时间:2024/05/27 16:03:23
已知函数f(x)=ax+lnx,函数g(x)=ex,其中e为自然对数的底数.
(Ⅰ)讨论f(x)的单调性;
(Ⅱ)若∃x∈(0,+∞),使得不等式g(x)<
x−m+3
x
(Ⅰ) 函数f(x)的定义域为(0,+∞),f′(x)=a+
1
x(x>0).
①当a≥0时,f'(x)>0,∴f(x)在(0,+∞)上为增函数.
②当a<0时,若x∈(0,−
1
a),f'(x)>0,∴f(x)在x∈(0,−
1
a)上为增函数;
若x∈(−
1
a,+∞),f'(x)<0,∴f(x)在x∈(−
1
a,+∞)上为减函数.
综上所述,当a≥0时,f(x)在(0,+∞)上为增函数.
当a<0时,f(x)在(0,−
1
a)上为增函数,在(−
1
a,+∞)上为减函数.
(Ⅱ)∵∃x∈(0,+∞),使得不等式g(x)<
x−m+3

x成立,∴∃x∈(0,+∞),使得m<x−ex
x+3成立,
令h(x)=x−ex
x+3,则h′(x)=1−ex(
x+
1
2
x),
当x∈(0,+∞)时,∵ex>1,
x+
1
2
x≥2

x•
1
2
x=
2,
∴ex(
x+
1
2
x)>1,∴h'(x)<0,从而h(x)在(0,+∞)上为减函数,∴h(x)<h(0)=3∴m<3.
(Ⅲ)当a=0时,f(x)=lnx,令φ(x)=g(x)-f(x)-2,则φ(x)=ex-lnx-2,
∴φ′(x)=ex−
1
x,且φ'(x)在(0,+∞)上为增函数.
设φ'(x)=0的根为x=t,则et=
1
t,即t=e-t
∵当x∈(0,t)时,φ'(x)<0,φ(x)在(0,t)上为减函数;当x∈(t,+∞)时,φ'(x)>0,φ(x)在(t,+∞)上为增函数,
∴φ(x)min=φ(t)=et−lnt−2=et−lne−t−2=et+t−2∵φ'(1)=e-1>0,φ′(
1
2)=
e−2<0,∴t∈(
1
2,1),
由于φ(t)=et+t-2在t∈(
1
2,1)上为增函数,∴φ(x)min=φ(t)=et+t−2>e
1
2+
1
2−2>
2.25+
1
2−2=0,
∴f(x)<g(x)-2.