已知函数f(x)=2lnx,g(x)=ax2+3x.(1)设直线x=1与曲线y=f(x)和y=g(x)分别相交于点P、Q,且曲线y=f(x)和y=g(x)在点P、Q处

发布时间:2020-07-31 17:35:06

已知函数f(x)=2lnx,g(x)=ax2+3x.
(1)设直线x=1与曲线y=f(x)和y=g(x)分别相交于点P、Q,且曲线y=f(x)和y=g(x)在点P、Q处的切线平行,若方程f(x2+1)+g(x)=3x+k有四个不同的实根,求实数k的取值范围;
(2)设函数F(x)满足F(x)+x[f′(x)-g′(x)]=-3x2-(a+6)x+1.其中f′(x),g′(x)分别是函数f(x)与g(x)的导函数;试问是否存在实数a,使得当x∈(0,1]时,F(x)取得最大值,若存在,求出a的取值范围;若不存在,说明理由.

网友回答

解:(1)f′(1)=2,且P(1,0),∴f(x)在P点处的切线方程为y=2(x-1),
即2x-y-2=0…(2分)
又g′(1)=a+3,∴a=-1.…(3分)
故g(x)=-x2+3x,则方程f(x2+1)+g(x)=3x+k可化为
ln(x2+1)-x2=k.令y1=ln(x2+1)-x2,则y1′=-x=-
令y1′=0得x=-1,0,1.因此y1′及y的变化情况如下表:
x(-∞,-1)-1(-1,0)0(0,1)1(1,+∞)y1′+0-0+0-y单调递增极大值ln2-单调递减极小值0单调递增极大值ln2
-1单调递减所以(y1)极大值=ln2-,(y1)极小值=0.…(6分)
又∵方程有四个不同实数根,函数y=ln(x2+1)-x2为偶函数,且当x2+1=e3(x=>1)时,ln(x2+1)-x2=3-(e3-1)=-e3<0=(y1)极小值,所以0<k<ln2-.…(8分)
(2)∵F(x)+x[f′(x)-g′(x)]=-3x2-(a+6)x+1.
∴F(x)=(a-3)x2-(a+3)x-1.…(9分)
①当a=3时,F(x)=-6x-1在(0,1]上是减函数,可知F(x)取不到最大值.
②当a<3时,F(x)的对称轴为x=,若x∈(0,1]时,F(x)取得最大值.则>0解得a<-3或a>3,从而a<-3.
③当a>3时,若x∈(0,1]时,F(x)取得最大值,则<时,此时a∈?.
综上所述,存在实数a∈(-∞,-3),使得当x∈(0,1]时,F(x)取得最大值.…(13分)

解析分析:(1)易求出P(1,0),曲线y=f(x)在点P处的切线斜率为f′(1)=2,同样地y=g(x)在点Q处的切线斜率为g′(1)=a+3=f′(1),所以a=-1.将方程f(x2+1)+g(x)=3x+k化为ln(x2+1)-x2=k.y1=ln(x2+1)-x2,利用导数工具得出其单调性,k的取值应使得y1的图象与直线y=k有四个不同的交点.(2)F(x)=(a-3)x2-(a+3)x-1.结合二次函数的性质求解.

点评:本题考查函数单调性与导数的关系,函数最值求解,函数与方程,导数的几何意义,考查分类讨论、转化、数形结合、计算能力.是好题.
以上问题属网友观点,不代表本站立场,仅供参考!