已知函数f(x)=lnx-ax+[1−a/x]-1(a∈R).

已知函数f(x)=lnx-ax+[1−a/x]-1(a∈R).
(Ⅰ)当a=1时,求f(x)在点(1,-2)处的切线方程;
(Ⅱ)当a≥[1/2]时,讨论f(x)的单调性;
(Ⅲ)设g(x)=f(x)-[1−a/x]+1,在函数g(x)的图象上取两定点A(x1,g(x1)),B(x2,g(x2))(x1<x2),设直线AB的斜率为k,证明:存在x0∈(x1,x2),使g′(x0)=k成立.
jiangshanxiao 1年前 已收到1个回答 举报

non1 春芽

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解题思路:(Ⅰ)把a=1代入原函数解析式,求出在x=1时的导数,由直线方程的点斜式可得切线方程;
(Ⅱ)求出原函数的导函数,f(x)=−
ax2−x+1−a
x2],再令h(x)=ax2-x+1-a,对a分类分析该二次函数在不同区间内的符号从而得到f′(x)在不同区间内的符号,进一步得到原函数f(x)的单调区间;
(Ⅲ)把f(x)的解析式代入g(x)=f(x)-[1−a/x]+1,由两点式写出AB的斜率k,构造函数φ(x)=g′(x0)-k,求解φ(x1),φ(x2)的值,然后求导分析函数F(t)=t-1-lnt的单调性,进一步分析得到F(t)的符号,从而得到φ(x1)>0,φ(x2)<0,由函数φ(x)在区间(x1,x2)上的图象是连续不断的一条曲线,说明存在x0∈(x1,x2),使φ(x0)=0,∴g′(x0)=k成立.

(Ⅰ)当a=1时,f(x)=lnx-x-1,f′(x)=
1
x−1,
∵点(1,-2)在函数图象上,
∴在点(1,-2)的切线斜率为k=f′(1)=0,
∴所求切线方程为y=-2;
(Ⅱ)∵f(x)=lnx−ax+
1−a
x−1(a∈R),
∴f′(x)=
1
x−a−
1−a
x2=−
ax2−x+1−a
x2,x∈(0,+∞),
令h(x)=ax2-x+1-a,x∈(0,+∞),
当a≥
1
2时,由f′(x)=0,则ax2-x+1-a=0,解得x1=1,x2=
1
a−1,
①当a=
1
2时,x1=x2,h(x)≥0恒成立,此时f′(x)≤0,函数f(x)在(0,+∞)上单调递减;
②当[1/2<a<1时,0<
1
a−1<1,
x∈(0,
1
a−1)时,h(x)>0,此时f′(x)<0,函数f(x)单调递减;
x∈(
1
a−1,1)时,h(x)<0,此时f′(x)>0,函数f(x)单调递增;
x∈(1,+∞)时,h(x)>0,此时f′(x)<0,函数f(x)单调递减;
③当a≥1时,由于
1
a−1≤0,
x∈(0,1)时,h(x)<0,此时f′(x)>0,函数f(x)单调递增;
x∈(1,+∞)时,h(x)>0,此时f′(x)<0,函数f(x)单调递减;
综上所述:
当a=
1
2]时,函数f(x)在(0,+∞)上单调递减;
当[1/2<a<1时,函数f(x)在(0,
1
a−1)上单调递减,在(
1
a−1,1)上单调递增,在(1,+∞)上单调递减;
当a≥1时,函数f(x)在(0,1)上单调递增,在(1,+∞)上单调递减;
(Ⅲ)证明:由已知得g(x)=lnx-ax,k=
g(x2)−g(x1)
x2−x1]=
lnx2−lnx1
x2−x1−a,
令φ(x)=g′(x)−k=
1
x−
lnx2−lnx1
x2−x1,
则φ(x1)=[1
x1−
lnx2−lnx1
x2−x1=
1
x2−x1(
x2
x1−1−ln
x2
x1),
φ(x2)=
1
x2−
lnx2−lnx1
x2−x1=−
1
x2−x1(
x1
x2−1−ln
x1
x2),
令F(t)=t-1-lnt,则F′(t)=1−
1/t=
t−1
t(t>0),
当0<t<1时,F′(t)<0,F(t)单调递减;
当t>1时,F′(t)>0,F(t)单调递增.
故当t≠1时,F(t)>F(1)=0,即t-1-lnt>0.
从而
x2
x1−1−ln
x2
x1>0,
x1
x2−1−ln
x1
x2>0,
∴φ(x1)>0,φ(x2)<0.
∵函数φ(x)在区间(x1,x2)上的图象是连续不断的一条曲线,
∴存在x0∈(x1,x2),使φ(x0)=0,
∴g′(x0)=k成立.

点评:
本题考点: 利用导数研究曲线上某点切线方程;利用导数研究函数的单调性.

考点点评: 本小题主要考查函数导数的几何意义、函数的单调性与极值、最值等基础知识,考查运算求解能力、推理论证能力、分析问题解决问题的能力,考查了分类讨论、数形结合、函数与方程、化归转化的数学思想方法.是高考试卷中的压轴题.

1年前

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