Question

（14分）（2011•福建）已知a，b为常数，且a≠0，函数f（x）=﹣ax+b+axlnx，f（e）=2（e=2.71828…是自然对数的底数）．

（I）求实数b的值；

（II）求函数f（x）的单调区间；

（III）当a=1时，是否同时存在实数m和M（m＜M），使得对每一个t∈[m，M]，直线y=t与曲线y=f（x）（x∈[，e]）都有公共点？若存在，求出最小的实数m和最大的实数M；若不存在，说明理由．

Answer

（I）b=2

（II）当a＞0时，函数f（x）的单调递增区间为（1，+∞），单调递减区间为（0，1）；

当a＜0时，函数f（x）的单调递增区间为（0，1），单调递减区间为（1，+∞）；

（III）见解析

【解析】

试题分析：（I）把x=e代入函数f（x）=﹣ax+b+axlnx，解方程即可求得实数b的值；

（II）求导，并判断导数的符号，确定函数的单调区间；

（III）假设存在实数m和M（m＜M），使得对每一个t∈[m，M]，直线y=t与曲线y=f（x）（x∈[，e]）都有公共点，转化为利用导数求函数y=f（x）在区间[，e]上的值域．

【解析】
（I）由f（e）=2，代入f（x）=﹣ax+b+axlnx，

得b=2；

（II）由（I）可得f（x）=﹣ax+2+axlnx，函数f（x）的定义域为（0，+∞），

从而f′（x）=alnx，

∵a≠0，故

①当a＞0时，由f′（x）＞0得x＞1，由f′（x）＜0得0＜x＜1；

②当a＜0时，由f′（x）＞0得0＜x＜1，由f′（x）＜0得x＞1；

综上，当a＞0时，函数f（x）的单调递增区间为（1，+∞），单调递减区间为（0，1）；

当a＜0时，函数f（x）的单调递增区间为（0，1），单调递减区间为（1，+∞）；

（III）当a=1时，f（x）=﹣x+2+xlnx，f′（x）=lnx，

由（II）可得，当x∈（，e），f（x），f′（x）变化情况如下表：

又f（）=2﹣＜2，

所以y=f（x）在[，e]上的值域为[1，2]，

据此可得，若，则对每一个t∈[m，M]，直线y=t与曲线y=f（x）（x∈[，e]）都有公共点；

并且对每一个t∈（﹣∞，m）∪（M，+∞），直线y=t与曲线y=f（x）（x∈[，e]）都没有公共点；

综上当a=1时，存在最小实数m=1和最大的实数M=2（m＜M），使得对每一个t∈[m，M]，直线y=t与曲线y=f（x）（x∈[，e]）都有公共点．