2.設(shè)函數(shù)f(x)=lnx+$\frac{a}{x}$,a∈R.
(Ⅰ)當(dāng)a=e(e為自然對(duì)數(shù)的底數(shù))時(shí),求f(x)的極小值;
(Ⅱ)討論函數(shù)g(x)=f′(x)-$\frac{x}{3}$零點(diǎn)的個(gè)數(shù);
(Ⅲ)若對(duì)任意m>n>0,$\frac{f(m)-f(n)}{m-n}$<1恒成立,求a的取值范圍.

分析 (Ⅰ)根據(jù)分母不為0,對(duì)數(shù)函數(shù)定義求出f(x)的定義域,進(jìn)而求出a=e的f(x)解析式,求出導(dǎo)函數(shù),根據(jù)導(dǎo)函數(shù)的正負(fù)確定出函數(shù)的單調(diào)區(qū)間,即可求出f(x)的極小值;
(Ⅱ)把導(dǎo)函數(shù)代入g(x)=f′(x)-$\frac{x}{3}$,表示出g(x),令g(x)=0,表示出a,利用導(dǎo)函數(shù)的性質(zhì)確定出g(x)零點(diǎn)個(gè)數(shù)即可;
(Ⅲ)對(duì)任意的m>n>0,$\frac{f(m)-f(n)}{m-n}$<1恒成立,等價(jià)于f(m)-m<f(n)-n恒成立(*),設(shè)h(x)=f(x)-x=lnx+$\frac{a}{x}$-x(x>0),故(*)等價(jià)于h(x)在(0,+∞)上單調(diào)遞減,進(jìn)而求出a的最小值,確定出a的范圍即可.

解答 解:(Ⅰ)f(x)的定義域?yàn)椋?,+∞),
當(dāng)a=e時(shí),f(x)=lnx+$\frac{e}{x}$,則f′(x)=$\frac{x-e}{{x}^{2}}$,
∴當(dāng)x∈(0,e)時(shí),f′(x)<0,f(x)在(0,e)上單調(diào)遞減;
當(dāng)x∈(e,+∞)時(shí),f′(x)>0,f(x)在(e,+∞)上單調(diào)遞增,
∴x=e時(shí),f(x)取得極小值f(e)=lne+$\frac{e}{e}$=2,
∴f(x)的極小值為2;
(Ⅱ)由題設(shè)g(x)=f′(x)-$\frac{x}{3}$=$\frac{1}{x}$-$\frac{a}{x^2}$-$\frac{x}{3}$(x>0),
令g(x)=0,得a=-$\frac{1}{3}$x3+x(x>0),
設(shè)φ(x)=-$\frac{1}{3}$x3+x(x≥0),則φ′(x)=-x2+1=-(x-1)(x+1),
當(dāng)x∈(0,1)時(shí),φ′(x)>0,φ(x)在(0,1)上單調(diào)遞增;
當(dāng)x∈(1,+∞)時(shí),φ′(x)<0,φ(x)在(1,+∞)上單調(diào)遞減,
∴x=1是φ(x)的唯一極值點(diǎn),且是極大值點(diǎn),
∴x=1也是φ(x)的最大值點(diǎn),
∴φ(x)的最大值為φ(1)=$\frac{2}{3}$.
又φ(0)=0,結(jié)合y=φ(x)的圖象(如圖所示),可知

①當(dāng)a>$\frac{2}{3}$時(shí),函數(shù)g(x)無零點(diǎn);
②當(dāng)a=$\frac{2}{3}$時(shí),函數(shù)g(x)有且只有一個(gè)零點(diǎn);
③當(dāng)0<a<$\frac{2}{3}$時(shí),函數(shù)g(x)有兩個(gè)零點(diǎn);
④當(dāng)a≤0時(shí),函數(shù)g(x)有且只有一個(gè)零點(diǎn)(x>0),
綜上所述,當(dāng)a>$\frac{2}{3}$時(shí),函數(shù)g(x)無零點(diǎn);
當(dāng)a=$\frac{2}{3}$或a≤0時(shí),函數(shù)g(x)有且只有一個(gè)零點(diǎn);
當(dāng)0<a<$\frac{2}{3}$時(shí),函數(shù)g(x)有兩個(gè)零點(diǎn);
(Ⅲ)對(duì)任意的m>n>0,$\frac{f(m)-f(n)}{m-n}$<1恒成立,
等價(jià)于f(m)-m<f(n)-n恒成立(*),
設(shè)h(x)=f(x)-x=lnx+$\frac{a}{x}$-x(x>0),
∴(*)等價(jià)于h(x)在(0,+∞)上單調(diào)遞減,
由h′(x)=$\frac{1}{x}$-$\frac{a}{x^2}$-1≤0在(0,+∞)上恒成立,
得a≥-x2+x=-(x-$\frac{1}{2}$)2+$\frac{1}{4}$(x>0)恒成立,
∴a≥$\frac{1}{4}$(對(duì)a=$\frac{1}{4}$,h′(x)=0僅在x=$\frac{1}{2}$時(shí)成立),
∴a的取值范圍是[$\frac{1}{4}$,+∞).

點(diǎn)評(píng) 此題考查了利用導(dǎo)數(shù)研究函數(shù)的單調(diào)性,利用導(dǎo)數(shù)求函數(shù)的極值,以及利用導(dǎo)數(shù)求函數(shù)在閉區(qū)間上的最值,熟練掌握導(dǎo)數(shù)的性質(zhì)是解本題的關(guān)鍵.

練習(xí)冊(cè)系列答案
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課程
人數(shù)
班級(jí)
選修4-1選修4-4選修4-5
A10a15
B1020b
若從100名學(xué)生中隨機(jī)抽取一名,他選做選修4-4的概率為$\frac{9}{20}$.
(Ⅰ)求a、b的值,分別計(jì)算兩個(gè)班沒有選選修4-5的概率;
(Ⅱ)若從A、B兩班分別隨機(jī)抽取2名學(xué)生,對(duì)其試卷的選做題進(jìn)行分析,記4名學(xué)生中選做4-1的人數(shù)為隨機(jī)變量X,求X的分布列和數(shù)學(xué)期望(視頻率為概率,例如:A班選做4-1的每個(gè)學(xué)生被抽取到的概率均為$\frac{1}{5}$).

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17.過雙曲線$\frac{{x}^{2}}{{a}^{2}}$-$\frac{{y}^{2}}{^{2}}$=1(a>0,b>0)的右焦點(diǎn)F作漸近線的垂線,設(shè)垂足為P(P為第一象限的點(diǎn)),延長(zhǎng)FP交拋物線y2=2px(p>0)于點(diǎn)Q,其中該雙曲線與拋物線有一個(gè)共同的焦點(diǎn),若$\overrightarrow{OP}$=$\frac{1}{2}$($\overrightarrow{OF}$+$\overrightarrow{OQ}$),則雙曲線的離心率的平方為$\frac{\sqrt{5}+1}{2}$.

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7.某校為了對(duì)初三學(xué)生的體重進(jìn)行摸底調(diào)查,隨機(jī)抽取了50名學(xué)生的體重(kg),將所得數(shù)據(jù)整理后,畫出了頻率分布直方圖,體重在[45,50)內(nèi)適合跑步訓(xùn)練,體重在[50,55)內(nèi)適合跳遠(yuǎn)訓(xùn)練,體重在[55,60)內(nèi)適合投擲相關(guān)方面訓(xùn)練,試估計(jì)該校初三學(xué)生適合參加跑步、跳遠(yuǎn)、投擲三項(xiàng)訓(xùn)練的集訓(xùn)人數(shù)之比為( 。
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