解答题已知函数f(x)=m(x-1)2-2x+3+lnx(m≥1).(Ⅰ)当时,求函数

发布时间:2020-07-09 04:34:49

解答题已知函数f(x)=m(x-1)2-2x+3+lnx(m≥1).
(Ⅰ)当时,求函数f(x)在区间[1,3]上的极小值;
(Ⅱ)求证:函数f(x)存在单调递减区间[a,b];
(Ⅲ)是否存在实数m,使曲线C:y=f(x)在点P(1,1)处的切线l与曲线C有且只有一个公共点?若存在,求出实数m的值,若不存在,请说明理由.

网友回答

解:(Ⅰ)(x>0).
当时,,令f′(x)=0,得x1=2,x2=.
f(x),f′(x)的变化情况如下表:
x(0,)(,2)2(2,+∞)f'(x)+0-0+f(x)单调递增极大值单调递减极小值单调递增所以,当x=2时,函数f(x)取到极小值,且极小值为f(2)=ln2-.(4分)
(Ⅱ)令f′(x)=0,得mx2-(m+2)x+1=0.??(*)
因为△=(m+2)2-4m=m2+4>0,所以方程(*)存在两个不等实根,记为a,b(a<b).
因为m≥1,所以
所以a>0,b>0,即方程(*)有两个不等的正根,因此f′(x)<0的解为(a,b).
故函数f(x)存在单调递减区间.(8分)
(Ⅲ)因为f′(1)=-1,所以曲线C:y=f(x)在点P(1,1)处的切线l为y=-x+2.
若切线l与曲线C只有一个公共点,则方程m(x-1)2-2x+3+lnx=-x+2有且只有一个实根.
显然x=1是该方程的一个根.
令g(x)=m(x-1)2-x+1+lnx,则.
当m=1时,有g′(x)≥0恒成立,所以g(x)在(0,+∞)上单调递增,所以x=1是方程的唯一解,m=1符合题意.
当m>1时,令g′(x)=0,得x1=1,x2=,则x2∈(0,1),易得g(x)在x1处取到极小值,在x2处取到极大值.
所以g(x2)>g(x1)=0,又当x→0时,g(x)→-∞,所以函数g(x)在(0,)内也有一个解,即当m>1时,不合题意.
综上,存在实数m,当m=1时,曲线C:y=f(x)在点P(1,1)处的切线l与C有且只有一个公共点.(14分)解析分析:(I)先求出导函数,然后求出f′(x)=0,通过列表判定函数的单调性,从而确定函数的极小值;(II)令f′(x)=0,因为△>0,所以方程存在两个不等实根,根据条件进一步可得方程有两个不等的正根,从而得到函数f(x)存在单调递减区间;(III)先求出函数y=f(x)在点P(1,1)处的切线l的方程,若切线l与曲线C只有一个公共点,则只需方程f(x)=-x+2有且只有一个实根即可.点评:本题主要考查了利用导数研究函数的极值和单调性,以及导数的几何意义,同时考查了转化的思想,属于中档题.
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