已知函数f(x)=xlnx. (1)求函数f(x)的极值; (2)设函数g(x)=f(x)-k(x-1),其中k∈R,求函数g(x)在区间[1,e]上的最大值.

问题描述:

已知函数f(x)=xlnx.
(1)求函数f(x)的极值;
(2)设函数g(x)=f(x)-k(x-1),其中k∈R,求函数g(x)在区间[1,e]上的最大值.

(1)函数的定义域为(0,+∞)
求导函数,可得f'(x)=lnx+1.…(1分)
令f'(x)≥0,得lnx≥-1=lne-1x≥lne−1

1
e

令f'(x)≤0,得x∈(0,
1
e
]
.…(3分)
∴f(x)的单调递增区间是[
1
e
,+∞)
,单调递减区间是(0,
1
e
]

∴函数的极小值为f(
1
e
)=−
1
e
,f(x)无极大值…(5分)
(2)g(x)=xlnx-k(x-1),则g'(x)=lnx+1-k,由g'(x)=0,得x=ek-1
所以,在区间(0,ek-1)上,g(x)为递减函数,在区间(ek-1,+∞)上,g(x)为递增函数.…(8分)
当ek-1≤1,即k≤1时,在区间[1,e]上,g(x)为递增函数,
所以,g(x)最大值为g(e)=e-ke+k.…(10分)
当1<ek-1<e,即1<k<2时,g(x)的最大值是g(1)或g(e)g(1)=g(e),得k=
e
e−1

1<k<
e
e−1
时,g(e)=e-ek+k>0=g(1),g(x)最大值为g(e)=e-ke+k
e
e−1
≤k<2
时,g(e)=e-ek+k<0=g(1),g(x)最大值为g(1)=0…(12分)
当ek-1≥e,即k≥2时,在区间[1,e]上,g(x)为递减函数,
所以g(x)最大值为g(1)=0.
综上,当k<
e
e−1
时,g(x)最大值为e-ke+k; 当k≥
e
e−1
时,g(x)的最大值是0…(14分)