解答题已知函数
(1)若曲线y=f(x)在x=2处的切线与直线x+y+2=0互相垂直,求a的值;
(2)若a≥1,求f(x)在[0,e](e为自然对数的底数)上的最大值;
(3)对任意给定的正实数a,曲线y=f(x)上是否存在两点P,Q,使得POQ是以O为直角顶点的直角三角形,且此三角形斜边中点在y轴上?
网友回答
解:(1)∵x≥1时,,
由已知得.
a=2…(3分)
(2)因为,
①当0≤x≤1时,f'(x)=-x(3x-2),解f'(x)>0得到;解f'(x)<0得到.
所以f(x)在上单调递减,在上单调递增,
从而f(x)在处取得极大值也是最大值.?所以f(x)在[0,1)上的最大值为.…(6分)
②当1≤x≤e时,f'(x)=alnx,因a≥1,所以f(x)在[1,e]上单调递增,
从而f(x)在[1,e]处取得极大值也是最大值f(e)=a,
因为a>,所以,若a≥1,f(x)在[0,e]上的最大值为a.…(9分).
(3)假设曲线y=f(x)上存在两点P,Q,使得POQ是以O为直角顶点的直角三角形,
则P,Q只能在y轴的两侧,不妨设P(t,f(t))(t>0),则Q(-t,t3+t2),且t≠1.
因为△POQ是以O为直角顶点的直角三角形,所以=0,
即:-t2+f(t)?(t3+t2)=0(1)…(10分)
是否存在点P,Q等价于方程(1)是否有解.
若0<t<1,则f(t)=-t3+t2,代入方程(1)得:t4-t2+1=0,此方程无实数解.
若t≥1,则f(t)=alnt,代入方程(1)得到:=(t+1)lnt,(12分)
设h(x)=(x+1)lnx(x≥1),则h'(x)=lnx++1>0在[1,+∞)上恒成立.
所以h(x)在[1,+∞)上单调递增,从而h(x)≥h(1)=0,
所以当a>0时,方程=(t+1)lnt有解,即方程(1)有解.
所以,对任意给定的正实数a,曲线y=f(x)上存在两点P,Q,
使得POQ是以O为直角顶点的直角三角形,且此三角形斜边中点在y轴上.(14分)解析分析:(1)先求出导函数f'(x),求出的值从而得到切线的斜率,根据两直线垂直斜率乘积为-1建立等式关系,解之即可求出a的值.(2)根据导函数f′(x)>0和f′(x)<0求出x的范围,从而得到f(x)的单调区间,从而得出函数在[0,e]上的最大值;(3)假设曲线y=f(x)上存在两点P、Q满足题设要求,则点P、Q只能在y轴两侧.设P(t,f(t))(t>0),则Q(-t,t3+t2),显然t≠1.由此入手能得到对任意给定的正实数a,曲线y=f(x)上存在两点P、Q,使得△POQ是以O为直角顶点的直角三角形,且此三角形斜边中点在y轴上.点评:本题主要考查了利用导数研究曲线上某点切线方程,以及直线的一般式方程与直线的垂直关系,还考查导数的性质和应用,解题时要认真审题,注意挖掘题设中的隐含条件,解答关键是利用导数求闭区间上函数的最值.