1. 将原方程等价变形进行变量分离
当 a=−e 时,方程为 ∣−ex2+xlnx+x∣−lnx=21x.
因为 x>0,可提公因式 x,将方程两边同除以 x,变形为:
∣−ex+lnx+1∣=xlnx+21.
2. 构造左边函数并利用导数求其最大值,确定其绝对值的范围
设 g(x)=−ex+lnx+1,则 g′(x)=−e+x1=x1−ex.
令 g′(x)=0 得 x=e1.
当 x∈(0,e1) 时,g′(x)>0,g(x) 单调递增;
当 x∈(e1,+∞) 时,g′(x)<0,g(x) 单调递减.
所以 g(x)max=g(e1)=−e⋅e1+lne1+1=−1−1+1=−1.
因为 g(x)≤−1,所以恒有 ∣g(x)∣≥1.
3. 构造右边函数并求其最大值
设 h(x)=xlnx+21,则 h′(x)=x21−lnx.
令 h′(x)=0 得 x=e.
当 x∈(0,e) 时,h′(x)>0,h(x) 单调递增;
当 x∈(e,+∞) 时,h′(x)<0,h(x) 单调递减.
所以 h(x)max=h(e)=elne+21=e1+21.
4. 比较两边函数的最值,得出原方程无解的结论
因为 e>2,所以 e1<21,
从而 h(x)max=e1+21<21+21=1.
即对任意 x>0 恒有 h(x)<1,而 ∣g(x)∣≥1.
因此 ∣g(x)∣>h(x) 恒成立,即方程 ∣g(x)∣=h(x) 无解,
故原方程 ∣f(x)∣−lnx=21x 无解.