这是网友提问的一道高数题,顺带分享给大家,有什么更好的解法不妨分享一下。
已知函数f(x)=ax b/x c(a>0)的图象在点(1, f(1))处的切线方程为y=x-1.
(1)用a表示b, c;
(2)若f(x)≥lnx在[1, ∞)上恒成立, 求a的取值范围.
解:(1)f’(x)=a-b/x^2,
∵f’(1)=a-b=1,∴b=a-1.
又f(1)=a b c=2a c-1,
将(1,2a c-1)代入y=x-1得, 2a c-1=0,
∴c=1-2a.
【第一小题是送分题,真正难的是第二小题】
(2)由(1)得f(x)=ax (a-1)/x-2a 1 (a>0) ,
当ax (a-1)/x-2a 1-lnx≥0时,成立.
不等式可转化为:a(x-1)^2≥xlnx-x 1..
当x=1时, 不等式成立(左右两边相等),从而结论成立;
当x>1时, a≥(xlnx-x 1)/(x-1)^2., 【上面的不等式两边同时除以(x-1)^2。依题意不需要考虑x<1的情况】
记h(x)=(xlnx-x 1)/(x-1)2, 则
则h’(x)=)=(2(x-1)-(x 1)lnx)/(x-1)^3,【这里运用了商的求导公式,需要仔细化简】
∵lnx≥2(x-1)/(x 1), (x≥1)【这是这道题最关键的一步,这是一个关于lnx的不等式,这个不等式并不太常用,一定要好好掌握起来】
∴h’(x)≤0. 【将lnx缩放成2(x-1)/(x 1),分子的减数变小,分式变大,分式化简之后等于0】.
即h(x)在[1, ∞)上单调减.
【因为h(1)不存在,所以h(x)在[1, ∞)的最大值在无限接近x=1的地方,因此要用极限求这个最大值】
∴a≥h(1)=lim(x->1)((xlnx-x 1)/(x-1)^2)=lim(x->1)lnx/(2(x-1))=lim(x->1)1/(2x)=1/2.
【求极限的过程运用了洛必达法则,即当分式的分子分母极限都是无穷大或都是0时,就可以对分子分母同时求导,直至分母的极限存在为止】
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