问题 解答题
设函数f(x)=ln|x|-x2+ax.
(Ⅰ)求函数f(x)的导函数f′(x);
(Ⅱ)若x1、x2为函数f(x)的两个极值点,且x1+x2=-
1
2
,试求函数f(x)的单调递增区间;
(Ⅲ)设函数f(x)在点C(x0,f(x0))(x0为非零常数)处的切线为l,若函数f(x)图象上的点都不在直线l的上方,试探求x0的取值范围.
答案

(Ⅰ)函数f(x)=ln|x|-x2+ax的定义域为{x|x∈R,x≠0}.

当x>0时,f(x)=lnx-x2+ax,∴f′(x)=

1
x
-2x+a;  …(1分)

当x<0时,f(x)=ln(-x)-x2+ax,∴f′(x)=

1
x
-2x+a; …(3分)

综上可得 f′(x)=

1
x
-2x+a(x≠0).…(4分)

(Ⅱ)∵f′(x)=

1
x
-2x+a=
-2x2+ax+1
x
,x1、x2为函数f(x)的两个极值点,

∴x1、x2为方程-2x2+ax+1=0的两根,所以x1+x2=

a
2

又∵x1+x2=-

1
2
,∴a=-1.…(5分)

此时,f′(x)=

-2x2-x+1
x
=
-(2x-1)(x+1)
x

由f'(x)≥0得

(2x-1)(x+1)
x
≤0,

当x>0时,(2x-1)(x+1)≤0,-1≤x<

1
2
,此时0<x≤
1
2

当x<0时,(2x-1)(x+1)≥0,∴x≤-1或x≥

1
2
,此时x≤-1.

∴当f'(x)≥0时,x≤-1或0<x≤

1
2
.…(7分)

当f'(x)≤0时,同理解得-1≤x<0或x≥

1
2
.…(8分)

综上可知a=-1满足题意,且函数f(x)的单调递增区间为(-∞,-1]和(0,

1
2
].…(9分)

(Ⅲ)∵f′(x0)=

1
x0
-2x0+a,又C(x0,ln|x0|-x02+ax0)

∴切线l的方程为y-(ln|x0|-x02+ax0)=(

1
x0
-2x0+a)(x-x0),

y=(

1
x0
-2x0+a)x-1+x02+ln|x0|(x0为常数).…(10分)

g(x)=f(x)-((

1
x0
-2x0+a)x-1+x02+ln|x0|)=ln|x|-x2-((
1
x0
-2x0)x-1+x02+ln|x0|)
g′(x)=
1
x
-2x-(
1
x0
-2x0)
=-(x-x0)(
2xx0+1
xx0
)=-
2(x-x0)(x+
1
2x0
)
x
,(11分)

当x0>0时,x、g'(x)、g(x)的关系如下表:

x(-∞,-
1
2x0
)
-
1
2x0
(-
1
2x0
,0)
(0,x0x0(x0,+∞)
g'(x)+0-+0-
g(x)极大值极大值
当x0<0时,x、g'(x)、g(x)的关系如下表:

x(-∞,x0x0(x0,0)(0,-
1
2x0
)
-
1
2x0
(-
1
2x0
,+∞)
g'(x)+0-+0-
g(x)极大值极大值
函数f(x)=ln|x|-x2+ax的图象恒在直线l的下方或直线l上,

等价于g(x)≤0对x≠0恒成立.

∴只需g(x0)≤0和g(-

1
2x0
)=ln
1
2x02
+
1
4x02
-x02≤0同时成立.…(12分)

∵g(x0)=0,∴只需g(-

1
2x0
)=ln
1
2x02
+
1
4x02
-x02≤0.

下面研究函数m(x)=lnx+

x
2
-
1
2x
(x>0),

m′(x)=

1
x
+
1
2
+
1
2
1
x2
=
(x+1)2
2x2
>0,

∴m(x)在(0,+∞)上单调递增,

注意到m(1)=0,∴当且仅当0<x≤1时,m(x)≤0.…(13分)

∴当且仅当0<

1
2x02
≤1时,g(-
1
2x0
)≤0

0<

1
2x02
≤1解得x0
2
2
x0≤-
2
2

∴x0的取值范围是(-∞,-

2
2
]∪[
2
2
,+∞).…(14分)

单项选择题 A1型题
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