已知函数f(x)=ax+xlnx的图象在点x=e(e为自然对数的底数)处的切线斜率为3.(Ⅰ)求实数a的值;(Ⅱ)

2025-06-20 13:25:02
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回答1:

(1)由已知得f′(x)=a+lnx+1,
故f′(e)=3,
即a+lne+1=3,
∴a=1.
(2)∵ g(x)=
x+xlnx
x
+
9
2(x+1)
-k

=1+lnx+
9
2(x+1)
-k(x>0)

g (x)=
1
x
-
9
2(x+1 ) 2
=
(2x-1)(x-2)
2x(x+1 ) 2
,(x>0)
令g′(x)=0,解得 x=
1
2
,或x=2,
列表如下
 x  (0,
1
2
 
1
2
 (
1
2
,2
 2 (2,+∞) 
 g′(x) + -  0 +
 g(x)  极大值
4-ln2-k
  极小值
5
2
+ln2-k
由于x→0时,g(x)→-∞,x→+∞,g(x)→+∞,
要使g(x)仅有一个零点,则必须
4-ln2-k<0
5
2
+ln2-k<0
,或
5
2
+ln2-k>0
4-ln2-k>0

∴k>4-ln2,或k<
5
2
+ln2

∴k∈ (-∞,
5
2
+ln2)∪(4-ln2,+∞)

(3)由x+xlnx>t(x-1)在x>1时恒成立,
即t<
x+xlnx-2
x-1
在x>1恒成立,
令p(x)=
x+xlnx
x-1
(x>1), p (x)=
x-lnx-2
(x-1 ) 2

令h(x)=x-lnx-2,x>1,
h (x)=1-
1
x
=
x-1
x
>0

∴h(x)在(1,+∞)上单调增加,
∵h(3)=1-ln3<0,
h(4)=2-2ln2>0,
∴h(x)在(1,+∞)上在唯一实数根x 0 ,且满足x 0 ∈(3,4),
当x∈(1,x 0 )时,h(x)<0,∴ p (x)=
x-lnx-2
(x-1 ) 2
<0

函数p(x)在(1,x 0 )上单调递减,
当x∈(x 0 ,+∞)时,h(x)>0,∴ p (x)=
x-lnx-2
(x-1 ) 2
>0

函数p(x)在(1,x 0 )上单调递增,
p(x ) min =p( x 0 )=
x 0 (1+ln x 0 )
x 0 -1

∵h(x 0 )=0,即x 0 -lnx 0 -2=0,
∴lnx 0 =x 0 -2.
p(x ) min =p( x 0 )=
x 0 (1+ln x 0 )
x 0 -1
=x 0 ∈(3,4),
∴t< p(x ) min =p( x 0 )=
x 0 (1+ln x 0 )
x 0 -1
=x 0 ∈(3,4),
故t的最大值为3.