Question

已知函數(shù)f（x）=e^x（x-lnx-1）（e為自然對(duì)數(shù)的底數(shù)）
（Ⅰ）求函數(shù)f（x）的單調(diào)區(qū)間；
（Ⅱ）是否存在實(shí)數(shù)a，b∈（1，+∞），a＜b，使得函數(shù)f（x）在[a，b]值域也是[a，b]，并說明理由．

Answer 1

考點(diǎn)：利用導(dǎo)數(shù)研究函數(shù)的單調(diào)性,利用導(dǎo)數(shù)求閉區(qū)間上函數(shù)的最值

專題：導(dǎo)數(shù)的綜合應(yīng)用

分析：（I）函數(shù)f（x）=e^x（x-lnx-1），定義域?yàn)椋?，+∞）．f′(x)=ex(x-lnx-

1

x

)．令g（x）=x-lnx-

1

x

，求出g′（x）＞0，即可得出函數(shù)g（x）在（0，+∞）上單調(diào)遞增．再利用g（1）=0，可得f′（x）的正負(fù)，即可得出函數(shù)f（x）的單調(diào)性．
（II）不存在滿足題意的實(shí)數(shù)a，b．由（I）可知：函數(shù)f（x）在（0，+∞）上單調(diào)遞增．若存在實(shí)數(shù)a，b∈（1，+∞），a＜b，使得函數(shù)f（x）在[a，b]值域也是[a，b]，則f（a）=a，f（b）=b．即方程f（x）=x在（0，+∞）上由兩個(gè)實(shí)數(shù)根．令g（x）=f（x）-x，利用導(dǎo)數(shù)研究其單調(diào)性與極值最值即可得出．

解答： 解：（I）函數(shù)f（x）=e^x（x-lnx-1），定義域?yàn)椋?，+∞）．
f′(x)=ex(x-lnx-

1

x

)．
令g（x）=x-lnx-

1

x

，則g′(x)=1+

1

x2

-

1

x

=

x2-x+1

x2

＞0，
∴函數(shù)g（x）在（0，+∞）上單調(diào)遞增．
∵g（1）=0，∴當(dāng)x＞1時(shí)，g（x）＞0，因此f′（x）＞0，此時(shí)函數(shù)f（x）單調(diào)遞增；
當(dāng)0＜x＜1時(shí)，g（x）＜0，因此f′（x）＜0，此時(shí)函數(shù)f（x）單調(diào)遞減．
∴函數(shù)f（x）的單調(diào)遞增區(qū)間為（1，+∞），單調(diào)遞減區(qū)間為（0，1）．
（II）不存在滿足題意的實(shí)數(shù)a，b．
由（I）可知：函數(shù)f（x）在（0，+∞）上單調(diào)遞增．
若存在實(shí)數(shù)a，b∈（1，+∞），a＜b，使得函數(shù)f（x）在[a，b]值域也是[a，b]，
則f（a）=a，f（b）=b．即方程f（x）=x在（0，+∞）上由兩個(gè)實(shí)數(shù)根．
令g（x）=f（x）-x，則h′(x)=ex(x-lnx-

1

x

)-1．
由（I）可知：h′（x）單調(diào)遞增，h′（1）=-1＜0，h′（e）=e^e(e-1-

1

e

)-1＞0，
∴存在m∈（1，e），使得h′（m）=0．
并且當(dāng)x∈（1，m）時(shí)，h′（x）＜0，h（x）為減函數(shù)；
當(dāng)x∈（m，+∞）時(shí)，h′（x）＞0，h（x）為增函數(shù)．
即h（m）為h（x）在（1，+∞）上的最小值．
而h（1）=f（1）-1=-1＜0，∴h（x）=f（x）-x只有一個(gè)零點(diǎn)．
即f（x）=x在（1，+∞）上只有一個(gè)實(shí)數(shù)根．
∴不存在實(shí)數(shù)a，b∈（1，+∞），a＜b，使得函數(shù)f（x）在[a，b]值域也是[a，b]．

點(diǎn)評(píng)：本題考查了利用導(dǎo)數(shù)研究函數(shù)的單調(diào)性極值與最值、函數(shù)零點(diǎn)的個(gè)數(shù)，考查了分類討論的思想方法，考查了推理能力和計(jì)算能力，屬于難題．