对数函数:2015年文数全国卷B题21

对数函数:2015年文数全国卷B题21

已知函数 f(x)=\ln x+a(1-x).

(Ⅰ)讨论 f(x) 的单调性;

(Ⅱ)当 f(x) 有最大值,且最大值大于 2a-2 时,求 a 的取值范围.


【解答问题Ⅰ】

函数 f(x) 的定义域为 (0,+\infty).

f'(x) = \dfrac {1}{x} -a

a \leqslant 0,则在 (0,+\infty)f'(x) \gt 0.

函数在定义域内单调递增。

a \gt 0,则 f'( \dfrac {1}{a}) =0

0 \lt x \lt \dfrac {1}{a}f'(x) \gt 0,函数单调递增;

x \gt \dfrac {1}{a}f'(x) \lt 0,函数单调递减;

x = \dfrac {1}{a},函数取得最大值 f_{max} = \ln \dfrac {1}{a} + a -1


【解答问题Ⅱ】

根据问题Ⅰ的讨论可得:参数 a 必须满足两项要求:

a \gt 0a-1 - \ln a \gt 2a-2

即:

\left\{ \begin{array}\\ a \gt 0 \\ a-1 + \ln a \lt 0 \end{array} \right.

g(a)=a-1 + \ln a

函数 g(a) 的定义域为 (0,+\infty), 在定义域内单调递增;

g(1)=0

所以, a 的取值范围是 (0,1).


【提炼与提高】

正确解答本题需要掌握以下知识:

(1)用导函数分析函数的单调性,并求函数的极值和最值;

(2)对数函数的导函数:\boxed {(\ln x)' = \dfrac {1}{x} }

(3)\boxed{ \ln 1 = 0}

这是一个入门级的高考题,可以在学习导数的过程中用作同步补充习题。


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