设函数f(x)=k(x﹣1)﹣2lnx(k>0).
(1)若函数f(x)有且只有一个零点,求实数k的值;
(2)设函数g(x)=xe1﹣x(其中e为自然对数的底数),若对任意给定的s∈(0,e),均存在两个不同的ti∈()(i=1,2),使得f(ti)=g(s)成立,求实数k的取值范围.
知识点:3.导数在研究函数中的应用
【考点】函数零点的判定定理;利用导数研究函数的单调性.
【分析】(1)由题意可知:当f(x)=0,则k(x﹣1)﹣2lnx=0,即(x﹣1)=lnx,若k>0,当直线与曲线y=lnx有且只有一个交点(1,0)时,则直线为曲线y=lnx在x=1处的切线,则,即可求得实数k的值;
(2)g(x)=xe1﹣x,求导知g'(x)=(1﹣x)e1﹣x,令g'(x)≥0,求得函数的单调递增区间,g'(x)<0,求得函数的单调递减区间,求得其值域,对任意m∈(0,1),方程f(x)=m在区间上有两个不等实根,根据函数的单调性求得函数的最小值,h(x)=﹣x+2lnx+2﹣2ln2,求导,利用导数求得其单调区间及最大值,则,即可求得实数k的取值范围.
【解答】解:(1)由于f(1)=0,则由题意,f(x)有且只有一个零点x=1,
令f(x)=0,k(x﹣1)﹣2lnx=0,则(x﹣1)=lnx
若k>0,当直线与曲线y=lnx有且只有一个交点(1,0)时,
直线为曲线y=lnx在x=1处的切线,
则,即k=2,
综上,实数k的值为2.
(2)由g(x)=xe1﹣x可知g'(x)=(1﹣x)e1﹣x,
令g'(x)≥0,解得:x≤1,
g'(x)<0,解得:x>1,
即g(x)在(0,1)上单调递增,在(1,e)上单调递减,
从而g(x)在(0,e)上的值域为(0,1);
则原题意等价于:对任意m∈(0,1),方程f(x)=m在区间上有两个不等实根,
,
由于f(x)在上不单调,则,且f(x)在上单调递减,在上单调递增,
则函数f(x)的最小值为,
记h(x)=﹣x+2lnx+2﹣2ln2,则h′(x)=﹣1+=,
由h′(x)>0解得:x<2,
从而函数h(x)在(0,2)上单调递增,在(2,+∞)上单调递减,最大值为h(2)=0,即;
另一方面,由;
综上,实数k的取值范围为.