已知函数f(x)=ex(x-lnx-1)(e为自然对数的底数)(Ⅰ)求函数f(x)的单调区间;(Ⅱ)是否存在实数a

2025-06-26 10:18:29
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回答1:

(I)函数f(x)=ex(x-lnx-1),定义域为(0,+∞).
f(x)=ex(x?lnx?

1
x
).
令g(x)=x-lnx-
1
x
,则g(x)=1+
1
x2
?
1
x
=
x2?x+1
x2
>0,
∴函数g(x)在(0,+∞)上单调递增.
∵g(1)=0,∴当x>1时,g(x)>0,因此f′(x)>0,此时函数f(x)单调递增;
当0<x<1时,g(x)<0,因此f′(x)<0,此时函数f(x)单调递减.
∴函数f(x)的单调递增区间为(1,+∞),单调递减区间为(0,1).
(II)不存在满足题意的实数a,b.
由(I)可知:函数f(x)在(0,+∞)上单调递增.
若存在实数a,b∈(1,+∞),a<b,使得函数f(x)在[a,b]值域也是[a,b],
则f(a)=a,f(b)=b.即方程f(x)=x在(0,+∞)上由两个实数根.
令g(x)=f(x)-x,则h(x)=ex(x?lnx?
1
x
)
-1.
由(I)可知:h′(x)单调递增,h′(1)=-1<0,h′(e)=ee(e?1?
1
e
)
-1>0,
∴存在m∈(1,e),使得h′(m)=0.
并且当x∈(1,m)时,h′(x)<0,h(x)为减函数;
当x∈(m,+∞)时,h′(x)>0,h(x)为增函数.
即h(m)为h(x)在(1,+∞)上的最小值.
而h(1)=f(1)-1=-1<0,∴h(x)=f(x)-x只有一个零点.
即f(x)=x在(1,+∞)上只有一个实数根.
∴不存在实数a,b∈(1,+∞),a<b,使得函数f(x)在[a,b]值域也是[a,b].