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  • 已知函數(shù)f(x)=px-p/x-2lnx.(Ⅰ)若p=2,求曲線f(x)在點(1,f(1))處的切線方程;(Ⅱ)若函數(shù)f(x)在其定義域內(nèi)為增函數(shù),求正實數(shù)p的取值范圍;(Ⅲ)設(shè)函數(shù)g(x)=2e/x,若在[1,e]上至

    已知函數(shù)f(x)=px-
    p
    x
    -2lnx

    (Ⅰ)若p=2,求曲線f(x)在點(1,f(1))處的切線方程;
    (Ⅱ)若函數(shù)f(x)在其定義域內(nèi)為增函數(shù),求正實數(shù)p的取值范圍;
    (Ⅲ)設(shè)函數(shù)g(x)=
    2e
    x
    ,若在[1,e]上至少存在一點x0,使得f(x0)>g(x0)成立,求實數(shù)p的取值范圍.
    數(shù)學(xué)人氣:651 ℃時間:2019-08-19 09:32:52
    優(yōu)質(zhì)解答
    (I)當(dāng)p=2時,函數(shù)f(x)=2x-
    2
    x
    -2lnx
    ,f(1)=2-2-2ln1=0.f′(x)=2+
    2
    x2
    -
    2
    x

    曲線f(x)在點(1,f(1))處的切線的斜率為f'(1)=2+2-2=2.
    從而曲線f(x)在點(1,f(1))處的切線方程為y-0=2(x-1)
    即y=2x-2.
    (II)f′(x)=p+
    p
    x2
    -
    2
    x
    =
    px2-2x+p
    x2

    令h(x)=px2-2x+p,
    要使f(x)在定義域(0,+∞)內(nèi)是增函數(shù),只需h(x)≥0在(0,+∞)內(nèi)恒成立.
    由題意p>0,h(x)=px2-2x+p的圖象為開口向上的拋物線,對稱軸方程為x=
    1
    p
    ∈(0,+∞)
    ,
    h(x)min=p-
    1
    p
    ,只需p-
    1
    p
    ≥0
    ,
    即p≥1時,h(x)≥0,f'(x)≥0
    ∴f(x)在(0,+∞)內(nèi)為增函數(shù),正實數(shù)p的取值范圍是[1,+∞).
    (III)∵g(x)=
    2e
    x
    在[1,e]上是減函數(shù),
    ∴x=e時,g(x)min=2;x=1時,g(x)max=2e,
    即g(x)∈[2,2e],
    當(dāng)p<0時,h(x)=px2-2x+p,其圖象為開口向下的拋物線,對稱軸x=
    1
    p
    在y軸的左側(cè),且h(0)<0,
    所以f(x)在x∈[1,e]內(nèi)是減函數(shù).
    當(dāng)p=0時,h(x)=-2x,因為x∈[1,e],所以h(x)<0,
    f′(x)=-
    2x
    x2
    <0
    ,此時,f(x)在x∈[1,e]內(nèi)是減函數(shù).
    ∴當(dāng)p≤0時,f(x)在[1,e]上單調(diào)遞減?f(x)max=f(1)=0<2,不合題意;
    當(dāng)0<p<1時,由x∈[1,e]?x-
    1
    x
    ≥0
    ,所以f(x)=p(x-
    1
    x
    )-2lnx≤x-
    1
    x
    -2lnx

    又由(2)知當(dāng)p=1時,f(x)在[1,e]上是增函數(shù),
    x-
    1
    x
    -2lnx≤e-
    1
    e
    -2lne=e-
    1
    e
    -2<2
    ,不合題意;
    當(dāng)p≥1時,由(2)知f(x)在[1,e]上是增函數(shù),f(1)=0<2,又g(x)在[1,e]上是減函數(shù),
    故只需f(x)max>g(x)min,x∈[1,e],而f(x)max=f(e)=p(e-
    1
    e
    )-2lne
    ,g(x)min=2,即p(e-
    1
    e
    )-2lne>2
    ,解得p>
    4e
    e2-1

    綜上所述,實數(shù)p的取值范圍是(
    4e
    e2-1
    ,+∞)
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