解题思路:(Ⅰ)先求出函数的导数,问题转化为
a≥
1
x
在[1,+∞)
上恒成立,从而得到答案;
(Ⅱ)问题转化为
lnx+
1−x
(
a
2
+1)x
≥0
,整理得(a2+1)xlnx≥x-1,从而证得结论;
(Ⅲ)通过讨论a≥1,
0<a≤
1
e
,
1
e
<a<1
,得到函数的单调区间,从而求出函数的最小值.
f′(x)=
ax−1
ax2(x>0).
(Ⅰ)由已知,得f'(x)≥0在[1,+∞)上恒成立,即a≥
1
x在[1,+∞)上恒成立,
又∵当x∈[1,+∞)时,
1
x≤1,∴a≥1.即a的取值范围为[1,+∞);
(Ⅱ)∵a≥1时,f(x)在区间[1,+∞)单调递增,
∴g(x)=lnx+
1−x
(a2+1)x在区间[1,+∞)单调递增,
g(x)=lnx+
1−x
(a2+1)x≥g(1),即lnx+
1−x
(a2+1)x≥0,
整理得(a2+1)xlnx≥x-1,
(Ⅲ)当a≥1时,∵f'(x)>0在(1,e)上恒成立,f(x)在[1,e]上为增函数,
∴f(x)min=f(1)=0,
当0<a≤
1
e,∵f'(x)<0在(1,e)上恒成立,f(x)在[1,e]上为减函数,
∴f(x)min=f(e)=1+
1−e
ae,
当[1/e<a<1时,令f′(x)=0,得x=
1
a∈(1,e).
又∵对于x∈[1,
1
a)有f′(x)<0,对于x∈(
1
a,e]有f′(x)>0,
∴f(x)min=f(
1
a)=ln
1
a+1−
1
a],
综上,f(x)在[1,e]上的最小值为
①当0<a≤
1
e时,f(x)min=1+
1−e
ae;
②当[1/e<a<1时,f(x)min=ln
1
a+1−
1
a].
③当a≥1时,f(x)min=0.
点评:
本题考点: 利用导数求闭区间上函数的最值;利用导数研究函数的单调性.
考点点评: 本题考查了函数的单调性问题,函数的最值问题,考查了导数的应用,是一道综合题.