试题与答案

已知函数f(x)=lnx,g(x)=12ax2+bx(a≠0),h(x)=2(x

题型:解答题

题目:

已知函数f(x)=lnx,g(x)=
1
2
ax2+bx(a≠0),h(x)=
2(x-1)
x+1

(1)当a=-2时,函数F(x)=f(x)-g(x)在其定义域范围是增函数,求实数b的取值范围;
(2)当x>1时,证明f(x)>h(x)成立;
(3)记函数f(x)与g(x)的图象分别是C1、C2,C1、C2相交于不同的两点P,Q,过线段PQ的中点R作垂直于x轴的垂线,与C1、C2分别交于M、N,问是否存在点R,使得曲线C1在M处的切线与曲线C2在N处的切线平行?若存在,试求出R点的坐标;若不存在,试说明理由.

答案:

(1)当a=-2时,F(x)=lnx+x2-bx,则F′(x)=

1
x
+2x-b,…(1分)

由于F(x)=lnx+x2-bx在定义域(0,+∞)上是增函数,则

1
x
+2x-b≥0,…(2分)

b≤

1
x
+2x,…(3分)

1
x
+2x≥2
2
(当且仅当x=
2
2
时取等号),于是b≤2
2

∴实数b的取值范围是(-∞,2

2
]…(4分)

(2)证明:构造函数φ(x)=f(x)-h(x)=lnx-2+

4
x+1
(x>1)

∵φ′(x)=

(x-1)2
x(x+1)2
>0

∴φ(x)在定义域(1,+∞)上是增函数,∴φ(x)>φ(1)=0,∴f(x)>h(x)成立;

(3)设P(x1,y1),Q(x2,y2),且0<x1<x2,则有lnx1=

1
2
a
x21
+bx1lnx2=
1
2
a
x22
+bx2
,点R的横坐标是
x1+x2
2
,M,N的横坐标也是
x1+x2
2

曲线C1在M处的切线的斜率是k1=

2
x1+x2
,…(9分)

曲线C2在N处的切线的斜率是k2=a×

x1+x2
2
+b,…(10分)

若曲线C1在M处与C2曲线在N处的切线相互平行,则k1=k2

2
x1+x2
=a×
x1+x2
2
+b,∴
2(x2-x1)
x1+x2
=a×
x22
-
x21
2
+b(x2-x1)

2(x2-x1)
x1+x2
=
a
2
x22
+bx2-(
a
2
x21
+bx1)=lnx2-lnx1=ln
x2
x1
,即
2(
x2
x1
-1)
x2
x1
+1
=ln
x2
x1
,…(11分)

t=

x2
x1
,因为0<x1<x2,∴t>1,
2(t-1)
t+1
=lnt(t>1)
,…(12分)

这与第(2)问的结论矛盾,所以不存在点R,使得曲线C1在M处与曲线C2在N处的切线相互平行.…(14分)

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