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.