1. 求 $F(x)$ 的导函数 $F'(x)$
由题意,F(x)=lnx−x+1x(定义域 x>0)。
对 F(x) 求导:
F′(x)=x1−(x+1)21⋅(x+1)−x⋅1=x1−(x+1)21=x(x+1)2(x+1)2−x=x(x+1)2x2+x+1
2. 判断 $F(x)$ 在 $[\dfrac{1}{e}, e^2]$ 上的单调性
当 x∈[e1,e2] 时,因为 x>0,
分子 x2+x+1=(x+21)2+43>0,分母 x(x+1)2>0。
因此 F′(x)>0 在 [e1,e2] 上恒成立,
故 F(x) 在 [e1,e2] 上单调递增。
3. 求端点函数值,确定最大值与最小值
因为 F(x) 在 [e1,e2] 上单调递增:
最小值在 x=e1 处取得:
F(e1)=ln(e1)−e1+1e1=−1−e+11=−e+1e+2
最大值在 x=e2 处取得:
F(e2)=ln(e2)−e2+1e2=2−e2+1e2=e2+1e2+2
答案最小值是 −e+1e+2,最大值是 $\dfrac{e^2+2}{e^2+1}$