Question

設(shè)a＞0，函數(shù)f（x）=lnx-ax，g（x）=lnx-

2(x-1)

x+1

（1）證明：當(dāng)x＞1時(shí)，g（x）＞0恒成立；
（2）若函數(shù)f（x）無零點(diǎn)，求實(shí)數(shù)a的取值范圍；
（3）若函數(shù)f（x）有兩個(gè)相異零點(diǎn)x₁、x₂，求證：x₁x₂＞e²．

Answer 1

（1）證明：g′(x)=

1

x

-

4

(x+1)2

=

(x-1)2

x(x+1)2

，由于已知x＞1，∴g'（x）＞0恒成立∴g（x）在（1，+∞）遞增，∴g（x）＞g（1）=0
∴x＞1時(shí)，g（x）＞0恒成立．
（2）f（x）=lnx-ax的定義域是（0，+∞），f′（x）=

1

x

-a=

1-ax

x

，
由于a＞0，x＞0，令f′（x）＞0，解得0＜x＜

1

a

，
∴f（x）在(0，

1

a

)上遞增，在(

1

a

，+∞)上遞減．
∴f(x)≤f(

1

a

)=-lna-1，欲使函數(shù)f（x）無零點(diǎn)，則只要-lna-1＜0，即lna＞-1，∴a＞

1

e

．
故所求a的范圍是(

1

e

，+∞)．
（3）因?yàn)閒（x）有兩個(gè)相異的零點(diǎn)，又由于x＞0，
故不妨令x₁＞x₂＞0，且有l(wèi)nx₁=ax₁，lnx₂=ax₂ ，∴l(xiāng)nx₁+lnx₂=a（x₁+x₂），lnx₁-lnx₂=a（x₁-x₂），
要證x1x2＞e2?ln(x1x2)＞2?lnx1+lnx2＞2?a＞

2

x1+x2

?

lnx1-lnx2

x1-x2

＞

2

x1+x2

?lnx1-lnx2＞

2(x1-x2)

x1+x2

?ln

x1

x2

＞

2( x1 x2 -1)

x1 x2 +1

令t=

x1

x2

，則t＞1，故只要證明lnt＞

2(t-1)

t+1

，t＞1時(shí)恒成立，
而由（1）知t＞1時(shí)，lnt-

2(t-1)

t+1

＞0恒成立，即lnt＞

2(t-1)

t+1

恒成立，從而證明x1x2＞e2．
故x₁x₂＞e²．