Question

已知函數(shù)f(x)=ax2+

x

e

-lnx（其中a為常數(shù)，e為自然對(duì)數(shù)的底數(shù)）．
（Ⅰ）當(dāng)a=

1

2

時(shí)，判斷函數(shù)f（x）的單調(diào)性并寫出其單調(diào)區(qū)間；
（Ⅱ）當(dāng)a＞0時(shí)，求證：f（x）=0沒(méi)有實(shí)數(shù)解．

Answer 1

分析：（Ⅰ）由條件知函數(shù)f（x）的定義域是（0，+∞），求出f（x）的導(dǎo)數(shù)，根據(jù)f′（x）＞0求得的區(qū)間是單調(diào)增區(qū)間，f′（x）＜0求得的區(qū)間是單調(diào)減區(qū)間，
（II）令g(x)=ax+

1

e

(x＞0)，h(x)=

lnx

x

(x＞0)，當(dāng)a＞0時(shí)，f（x）＞

1

e

，h′(x)=

1-lnx

x2

(x＞0)，令h′（x）＞0，可得出h（x）在（0，e）上為增函數(shù)，（e，+∞）上為減函數(shù)，從而得出h（x）最大值，最終得到即f(x)=ax2+

x

e

-lnx＞0恒成立，從而f（x）=0無(wú)解．或者設(shè)f （x）的極小值點(diǎn)為x₀，利用其最小值f(x0)=ax02+

x0

e

-lnx0恒大于0即可證得f（x）=0沒(méi)有實(shí)數(shù)解．

解答：解：（Ⅰ）因?yàn)閤＞0，
當(dāng)a=

1

2

時(shí)，f′(x)=2ax+

1

e

-

1

x

=x+

1

e

-

1

x

=

ex2+x-e

ex

，
令f'（x）＞0，所以x＞

-1+ 1+4e2

2e

，
令f'（x）＜0，所以0＜x＜

-1+ 1+4e2

2e

；
所以函數(shù)f（x）的單調(diào)增區(qū)間為(

-1+ 1+4e2

2e

，+∞)；
單調(diào)減區(qū)間為(0，

-1+ 1+4e2

2e

)．-------------------------------------（7分）

（Ⅱ）解一：令g(x)=ax+

1

e

(x＞0)，h(x)=

lnx

x

(x＞0)
當(dāng)a＞0時(shí)，g(x)＞

1

e

----------------------------------------------------------（10分）h′(x)=

1-lnx

x2

(x＞0)
令h'（x）＞0，則x∈（0，e）
所以h（x）在（0，e）上為增函數(shù)，在（e，+∞）上為減函數(shù)，
所以h（x）_max=h（e）=

1

e

---------------------------------------------------------------（13分）
所以x＞0時(shí)，g（x）＞h（x）恒成立，即ax+

1

e

＞

lnx

x

即ax+

1

e

＞

lnx

x

，f(x)=ax2+

x

e

-lnx＞0恒成立，
所以f （x）=0無(wú)解．----------------------------------------------------------------------（15分）
解二：設(shè)f （x）的極小值點(diǎn)為x₀，則f(x0)=ax02+

x0

e

-lnx0，
令g（x₀）=

x0

e

-lnx0，則g'（x₀）=

1

e

-

1

x0

，---------------------------------（10分）
當(dāng)x₀＞e 時(shí)，g'（x₀）＞0，
當(dāng)x₀＜e 時(shí)，g'（x₀）＜0，
所以g（x₀）_min=g（e）=0，即

x0

e

-lnx0＞0，------------------------------------------（13分）
故f(x0)=ax02+

x0

e

-lnx0＞0恒成立．
所以f （x）=0無(wú)解．-------------------------------------------------（15分）

點(diǎn)評(píng)：本題主要考查用導(dǎo)數(shù)法研究函數(shù)的單調(diào)性，基本思路是：當(dāng)函數(shù)為增函數(shù)時(shí)，導(dǎo)數(shù)大于等于零；當(dāng)函數(shù)為減函數(shù)時(shí)，導(dǎo)數(shù)小于等于零，已知單調(diào)性求參數(shù)的范圍往往轉(zhuǎn)化為求相應(yīng)函數(shù)的最值問(wèn)題．