每日一题[3013]同构函数

已知函数 $f(x)=|\ln x|+ax+\dfrac ax$($a>0$),则函数 $f(x)$ 的最小值为_______;若关于 $x$ 的方程 ${\rm e}^x+{\rm e}^{-x}-\left|\dfrac{\ln a-\ln x}{a}\right|-\dfrac ax=0$ 有且仅有一个实数解,则实数 $a$ 的取值范围是_______.

答案    $0$;$\left(0,\dfrac{1}{\rm e}\right)$.

解析    根据题意,有\[f(x)\geqslant 2a,\]等号当 $x=1$ 时取得,因此函数 $f(x)$ 的最小值为 $2a$.方程\[{\rm e}^x+{\rm e}^{-x}-\left|\dfrac{\ln a-\ln x}{a}\right|-\dfrac ax=0,\]当 $x\in (0,a)$ 时,方程即\[{\rm e}^x+{\rm e}^{-x}-\dfrac 1a\ln\dfrac ax-\dfrac ax=0,\]左侧函数单调递增,因此在该区间有唯一零点.当 $x\in [a,+\infty)$ 时,方程即\[x+a{\rm e}^x+a{\rm e}^{-x}=\ln\dfrac xa+x+\dfrac{a^2}{x},\]也即\[f\left({\rm e}^x\right)=f\left(\dfrac xa\right),\]在该区间上 $f(x)$ 单调递增,于是\[f\left({\rm e}^x\right)=f\left(\dfrac xa\right)\iff {\rm e}^x=\dfrac xa\iff a=\dfrac{x}{{\rm e}^x},\]该方程在 $x\in [a,+\infty)$ 上无解,因此实数 $a$ 的取值范围是 $\left(0,\dfrac{1}{\rm e}\right)$.

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