解题思路:(1)将a、b的值代入,可得
h(x)=lnx−
1
4
x
2
−
1
2
x
,求出其导数,再在区间(0,+∞)上讨论导数的正负,可以得出函数h(x)单调区间;
(2)先求函数h(x)的解析式,因为函数h(x)存在单调递减区间,所以不等式h'(x)<0有解,通过讨论a的正负,得出h′(x)<0有解,即可得出a的取值范围;
(3)首先设点P、Q的坐标是(x1,y1),(x2,y2),0<x1<x2,然后通过导数公式以及导数的几何意义,分别求出曲线C1在点M处的切线斜率k1和曲线C2在点N处的切线斜率k2,因为两条切线平行,所以k1=k2,解关于x1,x2,a,b的方程,整理成
ln
x
2
x
1
=
2(
x
2
x
1
−1)
1+
x
2
x
1
,再令
t=
x
2
x
1
,转化为关于t的函数讨论问题,根据其单调性得出
lnt>
2(t−1)
1+t
.这与①矛盾,因此假设不成立.可得C1在点M处的切线与C2在点N处的切线不平行.
(1)当a=b=
1
2时,h(x)=lnx−
1
4x2−
1
2x
则h′(x)=
1
x−
1
2x−
1
2=−
x2+x−2
2x=−
(x+2)(x−1)
2x,
∵h(x)的定义域为(0,+∞),令h'(x)=0,得x=1
∴当0<x<1时,h'(x)>0,h(x)在(0,1)上是单调递增;
当x>1时,h'(x)<0,h(x)在(1,+∞)上是单调递减;
所以,函数h(x)=f(x)-g(x)的单调递增区间为(0,1);单调递减区间为(1,+∞).
(2)b=2时,h(x)=lnx−
1
2ax2−2x
则h′(x)=
1
x−ax−2=−
ax2+2x−1
x
因为函数h(x)存在单调递减区间,
所以h′(x)<0有解.
即当x>0时,则ax2+2x-1>0在(0,+∞)上有解.
①当a=0时,y=2x-1为单调递增的一次函数,y=2x-1>0在(0,+∞)总有解.
②当a>0时,y=ax2+2x-1为开口向上的抛物线,y=ax2+2x-1>0在(0,+∞)总有解.
③当a<0时,y=ax2+2x-1为开口向下的抛物线,而y=ax2+2x-1>0在(0,+∞)总有解,
则△=4+4a>0,且方程y=ax2+2x-1=0至少有一个正根,
此时,-1<a<0
综上所述,a的取值范围为(-1,+∞)
(3)证:设点P、Q的坐标是(x1,y1),(x2,y2),0<x1<x2
则点M,N的横坐标为x=
x1+x2
2
C1点在M处的切线斜率为k1=
1
x|x=
x1+x2
2=
2
x1+x2,
C2点N处的切线斜率为k2=ax+b|x=
x1+x2
2=
a(x1+x2)
2+b
假设C1点M处的切线与C2在点N处的切线平行,则k1=k2
即[2
x1+x2=
a(x1+x2)/2+b,则
2(x2−x1)
x1+x2=
a
2(
x22−
x21)+b(x2−x1)=
a
2(
x22+bx2)−(
a
2
x21+bx1)=y2−y1=lnx2−lnx1
∴ln
x2
x1=
2(
x2
x1−1)
1+
x2
x1].
设t=
x2
x1,则lnt=
2(t−1)
1+t,t>1①
令F(t)=lnt−
2(t−1)
1+t,t>1.则F′(t)=
1
t−
4
(t+1)2=
(t−1)2
t(t+1)2
因为t>1时,F'(t)>0,
所以F(t)在[1,+∞)上单调递增.
故F(t)>F(1)=0
则lnt>
2(t−1)
1+t.这与①矛盾,假设不成立.
故C1在点M处的切线与C2在点N处的切线不平行.
点评:
本题考点: 利用导数研究函数的单调性;利用导数研究曲线上某点切线方程.
考点点评: 本题考查了利用导数研究函数的单调性、导数的几何意义,函数与方程的讨论等,属于难题.