Question

13．已知函數(shù)f（x）=$\frac{a+lnx}{x}$在點(diǎn)（1，f（1））處的切線與x軸平行．
（1）求實(shí)數(shù)a的值及f（x）的極值；
（2）是否存在區(qū)間$（t，t+\frac{2}{3}）$（t＞0），使得f（x）在此區(qū)間上存在極值點(diǎn)和零點(diǎn)？若存在，求出實(shí)數(shù)t的取值范圍，若不存在，請(qǐng)說(shuō)明理由；
（3）如果對(duì)任意x₁、x₂∈[e²，+∞]，有|f（x₁）-f（x₂）|≥k|$\frac{1}{x_1}-\frac{1}{x_2}$|，求實(shí)數(shù)k的取值范圍．

Answer 1

分析 （1）由函數(shù)f（x）在（1，f（1））處的切線與x軸平行求得a的值，然后利用函數(shù)的導(dǎo)函數(shù)的符號(hào)求出函數(shù)的單調(diào)期間，則函數(shù)的極值可求；
（2）假設(shè)存在區(qū)間（t，t+$\frac{2}{3}$）（t＞0），使函數(shù)f（x）在此區(qū)間上存在極值和零點(diǎn)，則得到關(guān)于t的不等式組，解此不等式組求得t的取值范圍；
（3）由（I）的結(jié)論知，f（x）在[e²，+∞）上單調(diào)遞減，然后構(gòu)造函數(shù)F（x）=f（x）-$\frac{k}{x}$，由函數(shù)在[e²，+∞）上單調(diào)遞減，則其導(dǎo)函數(shù)在在[e²，+∞）上恒成立，由此求得實(shí)數(shù)k的取值范圍．

解答 解：（1）由f（x）=$\frac{a+lnx}{x}$，得f′（x）=$\frac{1-a-lnx}{{x}^{2}}$，
∵f（x）在點(diǎn)（1，f（1））處的切線與x軸平行，
∴f′（1）=$\frac{1-a-ln1}{{1}^{2}}$=0，∴a=1，
∴f（x）=$\frac{1+lnx}{x}$，x＞0，f′（x）=-$\frac{lnx}{{x}^{2}}$，
當(dāng)0＜x＜1時(shí)，f′（x）＞0，當(dāng)x＞1時(shí)，f′（x）＜0．
∴f（x）在（0，1）上單調(diào)遞增，在（1，+∞）單調(diào)遞減，
故f（x）在x=1處取得極大值1，無(wú)極小值；
（2）∵x＞1時(shí)，f（x）=$\frac{1+lnx}{x}$＞0，
當(dāng)x→0時(shí)，y→-∞，
由（I）得f（x）在（0，1）上單調(diào)遞增，
∴由零點(diǎn)存在原理，f（x）在區(qū)間（0，1）存在唯一零點(diǎn)，函數(shù)f（x）的圖象如圖所示：

∵函數(shù)f（x）在區(qū)間（t，t+$\frac{2}{3}$），t＞0上存在極值和零點(diǎn)．
∴$\left\{\begin{array}{l}{0＜t＜1＜t+\frac{2}{3}}\\{f（t）=\frac{1+lnt}{t}＜0}\end{array}\right.$，解得$\frac{1}{3}$＜t＜$\frac{1}{e}$
∴存在符合條件的區(qū)間，實(shí)數(shù)t的取值范圍為（$\frac{1}{3}$，$\frac{1}{e}$）；
（3）由（1）的結(jié)論知，f（x）在[e²，+∞）上單調(diào)遞減，
不妨設(shè)x1＞x2≥e2，則|f（x₁）-f（x₂）|≥k|$\frac{1}{{x}_{1}}$-$\frac{1}{{x}_{2}}$|，
則f（x₂）-f（x₁）≥k（$\frac{1}{{x}_{2}}$-$\frac{1}{{x}_{1}}$），
∴f（x₂）-$\frac{k}{{x}_{2}}$≥f（x₁）-$\frac{k}{{x}_{1}}$，
∴函數(shù)F（x）=f（x）-$\frac{k}{x}$在[e²，+∞）上單調(diào)遞減，
又F（x）=f（x）-$\frac{k}{x}$=$\frac{1+lnx}{x}$-$\frac{k}{x}$，
∴F′（x）=$\frac{k-lnx}{{x}^{2}}$≤0在[e²，+∞）上恒成立，
∴k≤lnx在[e²，+∞）上恒成立．
在[e²，+∞）上（lnx）_min=lne²=2，
∴k≤2．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了利用導(dǎo)數(shù)研究過(guò)曲線上某點(diǎn)處的切線方程，考查了利用導(dǎo)數(shù)求函數(shù)的最值，訓(xùn)練了函數(shù)零點(diǎn)的判定方法，訓(xùn)練了利用恒成立問(wèn)題求參數(shù)的范圍，綜合考查了學(xué)生的邏輯思維能力和計(jì)算能力，是壓軸題．