已知函数f(x)=2lnx-x2+ax(a∈R).

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  • 解题思路:(Ⅰ)求函数的导数,利用导数的几何意义,求f(x)的图象在x=1处的切线方程;(Ⅱ)根据函数g(x)=f(x)-ax+m在[1e,e]上有两个零点,将函数转化为求函数极大值和极小值之间的关系,进行求实数m的取值范围;(Ⅲ)将不等式f(x1)−f(x2)x1−x2<2恒成立,问题转化为最值恒成立,构造函数,利用导数求实数a的取值范围.

    (Ⅰ)当a=2时,f(x)=2lnx-x2+2x,f′(x)=

    2

    x−2x+2,切点坐标为(1,1),

    切线的斜率k=f'(1)=2,则切线方程为y-1=2(x-1),即y=2x-1.(2分)

    (Ⅱ)g(x)=2lnx-x2+m,则g′(x)=

    2

    x−2x=

    −2(x+1)(x−1)

    x,

    ∵x∈[

    1

    e,e],故g'(x)=0时,x=1.

    当[1/e<x<1时,g'(x)>0;

    当1<x<e时,g'(x)<0.

    故g(x)在x=1处取得极大值g(1)=m-1.(4分)

    又g(

    1

    e)=m−2−

    1

    e2],g(e)=m+2-e2,g(e)−g(

    1

    e)=4−e2+

    1

    e2<0,则g(e)<g(

    1

    e),

    ∴g(x)在[

    1

    e,e]上的最小值是g(e).(6分)

    g(x)在[

    1

    e,e]上有两个零点的条件是

    g(1)=m−1>0

    g(

    1

    e)=m−2−

    1

    e2≤0,

    解得1<m≤2+

    1

    e2,

    ∴实数m的取值范围是(1,2+

    1

    e2].(8分)

    (Ⅲ)不妨设1<x1<x2<2,

    f(x1)−f(x2)

    x1−x2<2恒成立等价于f(x2)-f(x1)<2(x2-x1),即f(x1)-2x1>f(x2)-2x2.(10分)

    令u(x)=f(x)-2x,由x1,x2具有任意性知,u(x)在区间(1,2)内单调递减,

    ∴u'(x)=f'(x)-2<0恒成立,即f'(x)<2恒成立,(12分)

    2

    x−2x+a<2,a<2x−

    2

    x+2在(1,2)上恒成立.

    令h(x)=2x−

    2

    x+2,则h′(x)=2+

    2

    x2>0,(13分)

    ∴h(x)=2x−

    2

    x+2在(1,2)上单调递增,则h(x)>h(1)=2,

    ∴实数a的取值范围是(-∞,2].(14分)

    点评:

    本题考点: 利用导数研究曲线上某点切线方程;函数的零点;利用导数研究函数的单调性.

    考点点评: 本题主要考查导数的几何意义,以及利用导数研究函数的性质,考查学生的运算能力,运算量较大,综合性较强,难度较大.