Question

設(shè)函數(shù)f（x）=ax•lnx（a＞0）．
（Ⅰ）當(dāng)a=2時(shí)，判斷函數(shù)g（x）=f（x）-4（x-1）的零點(diǎn)的個(gè)數(shù)，并且說(shuō)明理由；
（Ⅱ）若對(duì)所有x≥1，都有f（x）≤x²-1，求正數(shù)a的取值范圍．

Answer 1

解：（Ⅰ）當(dāng)a=2時(shí)，g（x）=f（x）-4（x-1）=2xlnx-4x+4的定義域是（0，+∞）求導(dǎo)，得
所以，g（x）在（0，e）上為減函數(shù)，在（e，+∞）上為增函數(shù)，g（x）_min=g（e）=2（2-e）＜0．
又g（1）=0，根據(jù)g（x）在（0，e）上為減函數(shù)，
則g（x）在（0，e）上恰有一個(gè)零點(diǎn)；
又g（e²）=4＞0，則g（e）g（e²）＜0，
所以g（x）在（e，e²）上恰有一個(gè)零點(diǎn)，
再根據(jù)g（x）在（e，+∞）上為增函數(shù)，g（x）在（e，+∞）上恰有一個(gè)零點(diǎn)．
綜上所述，函數(shù)g（x）=f（x）-4（x-1）的零點(diǎn)的個(gè)數(shù)為2．
（Ⅱ）令F（x）=f（x）-（x²-1）=axlnx-x²+1（a＞0，x≥1），
求導(dǎo)，再令G（x）=F'（x）=a（lnx+1）-2x，
則
（ⅰ）若0＜a≤2，當(dāng)x≥1時(shí)，，
故G（x）在[1，+∞）上為減函數(shù)，
所以當(dāng)x≥1時(shí)，G（x）≤G（1）=a-2≤0，即F'（x）≤0，
則F（x）在[1，+∞）上為減函數(shù)，
所以當(dāng)x≥1時(shí)，F(xiàn)（x）≤F（1）=0，即f（x）≤x²-1成立；
（ⅱ）若a＞2，方程G'（x）=0的解為，
則當(dāng)時(shí)，，
故G（x）在上為增函數(shù)，
所以當(dāng)時(shí)，G（x）≥G（1）=a-2＞0，即F'（x）＞0，
則F（x）在上為增函數(shù)，
所以當(dāng)時(shí)，F(xiàn)（x）＞F（1）=0，即f（x）＞x²-1成立，此時(shí)不合題意．
綜上，滿足條件的正數(shù)a的取值范圍是（0，2]．
分析：（1）將a=2代入寫出函數(shù)g（x）的解析式后求導(dǎo)數(shù)，然后判斷出函數(shù)g（x）的單調(diào)性后再由函數(shù)g（x）的最小值小于0可求出函數(shù)的零點(diǎn)的個(gè)數(shù)．
（2）先令F（x）=f（x）-（x²-1），在對(duì)函數(shù)F（x）求導(dǎo)，通過(guò)判斷函數(shù)的單調(diào)性來(lái)解題．
點(diǎn)評(píng)：本題主要考查函數(shù)的單調(diào)性與其導(dǎo)函數(shù)的正負(fù)之間的關(guān)系，即當(dāng)導(dǎo)函數(shù)大于0時(shí)原函數(shù)單調(diào)遞增，當(dāng)導(dǎo)函數(shù)小于0時(shí)原函數(shù)單調(diào)遞減．