解答题已知函数f(x)=lnx,g(x)=f(x)+ax2+bx,函数g(x)的图象在点(1,g(1))处的切线平行于x轴.
(1)确定a与b的关系;
(2)若a≥0,试讨论函数g(x)的单调性;
(3)设斜率为k的直线与函数f(x)的图象交于两点A(x1,y1),B(x2,y2),(x1<x2)
证明:.
网友回答
解:(1)依题意得g(x)=lnx+ax2+bx,则,
由函数g(x)的图象在点(1,g(1))处的切线平行于x轴得:g'(1)=1+2a+b=0,
∴b=-2a-1.
(2)由(1)得=.
∵函数g(x)的定义域为(0,+∞),∴当a=0时,,
由g'(x)>0得0<x<1,由g'(x)<0得x>1,
即函数g(x)在(0,1)上单调递增,在(1,+∞)单调递减;
当a>0时,令g'(x)=0得x=1或,
若,即时,由g'(x)>0得x>1或,由g'(x)<0得,
即函数g(x)在,(1,+∞)上单调递增,在单调递减;
若,即时,由g'(x)>0得或0<x<1,由g'(x)<0得,
即函数g(x)在(0,1),上单调递增,在单调递减;
若,即时,在(0,+∞)上恒有g'(x)≥0,
即函数g(x)在(0,+∞)上单调递增,
综上得:当a=0时,函数g(x)在(0,1)上单调递增,在(1,+∞)单调递减;
当时,函数g(x)在(0,1)单调递增,在单调递减;在上单调递增;
当时,函数g(x)在(0,+∞)上单调递增,
当时,函数g(x)在上单调递增,在单调递减;在(1,+∞)上单调递增.
(3)证法一:依题意得,
证,即证,因x2-x1>0,即证,
令(t>1),即证(t>1),
令(t>1),则>0,∴h(t)在(1,+∞)上单调递增,
∴h(t)>h(1)=0,即(t>1)②
综合①②得(t>1),即.
证法二:依题意得,
令h(x)=lnx-kx,则,
由h'(x)=0得,当时,h'(x)<0,当时,h'(x)>0,
∴h(x)在单调递增,在单调递减,又h(x1)=h(x2),
∴,即.
证法三:令,则,
当x>x1时,h'(x)<0,∴函数h(x)在(x1,+∞)单调递减,
∴当x2>x1时,,即;
同理,令,可证得.
证法四:依题意得,
?
令h(x)=x-x1lnx+x1lnx1-x1,则,当x>x1时,h'(x)>0,∴函数h(x)在(x1,+∞)单调递增,
∴当x2>x1时,h(x2)>h(x1)=0,即x1lnx2-x1lnx1<x2-x1
令m(x)=x-x2lnx+x2lnx2-x2,则,当x<x2时,m'(x)<0,∴函数m(x)在(0,x2)单调递减,
∴当x1<x2时,m(x1)>h(x2)=0,即x2-x1<x2lnx2-x2lnx1;
所以命题得证.解析分析:(1)利用导数的几何意义即可得出;(2)通过求导得到g′(x),通过对a分类讨论即可得出其单调性;(3)证法一:利用斜率计算公式,令(t>1),即证(t>1),令(t>1),通过求导利用函数的单调性即可得出;证法二:利用斜率计算公式,令h(x)=lnx-kx,通过求导,利用导数研究其单调性即可得出;证法三::令,同理,令,通过求导即可证明;证法四:利用斜率计算公式,令h(x)=x-x1lnx+x1lnx1-x1,及令m(x)=x-x2lnx+x2lnx2-x2,通过求导得到其单调性即可证明.点评:熟练掌握利用导数研究函数的单调性、导数的几何意义、分类讨论思想方法、根据所证明的结论恰当的构造函数、一题多解等是解题的关键.