已知函数f(x)=lnx,g(x)=12ax2+bx.

1个回答

  • 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.