這是網友提問的一道高數題,順帶分享給大家,有什麼更好的解法不妨分享一下。
已知函數f(x)=ax b/x c(a>0)的圖象在點(1, f(1))處的切線方程為y=x-1.
(1)用a表示b, c;
(2)若f(x)≥lnx在[1, ∞)上恒成立, 求a的取值範圍.
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.
【第一小題是送分題,真正難的是第二小題】
(2)由(1)得f(x)=ax (a-1)/x-2a 1 (a>0) ,
當ax (a-1)/x-2a 1-lnx≥0時,成立.
不等式可轉化為:a(x-1)^2≥xlnx-x 1..
當x=1時, 不等式成立(左右兩邊相等),從而結論成立;
當x>1時, a≥(xlnx-x 1)/(x-1)^2., 【上面的不等式兩邊同時除以(x-1)^2。依題意不需要考慮x<1的情況】
記h(x)=(xlnx-x 1)/(x-1)2, 則
則h’(x)=)=(2(x-1)-(x 1)lnx)/(x-1)^3,【這裡運用了商的求導公式,需要仔細化簡】
∵lnx≥2(x-1)/(x 1), (x≥1)【這是這道題最關鍵的一步,這是一個關于lnx的不等式,這個不等式并不太常用,一定要好好掌握起來】
∴h’(x)≤0. 【将lnx縮放成2(x-1)/(x 1),分子的減數變小,分式變大,分式化簡之後等于0】.
即h(x)在[1, ∞)上單調減.
【因為h(1)不存在,所以h(x)在[1, ∞)的最大值在無限接近x=1的地方,因此要用極限求這個最大值】
∴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.
【求極限的過程運用了洛必達法則,即當分式的分子分母極限都是無窮大或都是0時,就可以對分子分母同時求導,直至分母的極限存在為止】
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