(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)=-2x+a; …(1分)
当x<0时,f(x)=ln(-x)-x2+ax,∴f′(x)=-2x+a; …(3分)
综上可得 f′(x)=-2x+a(x≠0).…(4分)
(Ⅱ)∵f′(x)=-2x+a=,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=,
又∵x1+x2=-,∴a=-1.…(5分)
此时,f′(x)==,
由f'(x)≥0得≤0,
当x>0时,(2x-1)(x+1)≤0,-1≤x<,此时0<x≤;
当x<0时,(2x-1)(x+1)≥0,∴x≤-1或x≥,此时x≤-1.
∴当f'(x)≥0时,x≤-1或0<x≤.…(7分)
当f'(x)≤0时,同理解得-1≤x<0或x≥.…(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,].…(9分)
(Ⅲ)∵f′(x0)=-2x0+a,又C(x0,ln|x0|-x02+ax0),
∴切线l的方程为y-(ln|x0|-x02+ax0)=(-2x0+a)(x-x0),
即y=(-2x0+a)x-1+x02+ln|x0|(x0为常数).…(10分)
令g(x)=f(x)-((-2x0+a)x-1+x02+ln|x0|)=ln|x|-x2-((-2x0)x-1+x02+ln|x0|),g′(x)=-2x-(-2x0)=-(x-x0)()=-,(11分)
当x0>0时,x、g'(x)、g(x)的关系如下表:
x | (-∞,-) | - | (-,0) | (0,x0) | x0 | (x0,+∞) |
g'(x) | + | 0 | - | + | 0 | - |
g(x) | ↗ | 极大值 | ↘ | ↗ | 极大值 | ↘ |
当x
0<0时,x、g'(x)、g(x)的关系如下表:
x | (-∞,x0) | x0 | (x0,0) | (0,-) | - | (-,+∞) |
g'(x) | + | 0 | - | + | 0 | - |
g(x) | ↗ | 极大值 | ↘ | ↗ | 极大值 | ↘ |
函数f(x)=ln|x|-x
2+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(-)=ln+-x02≤0同时成立.…(12分)
∵g(x0)=0,∴只需g(-)=ln+-x02≤0.
下面研究函数m(x)=lnx+-(x>0),
∵m′(x)=++•=>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时,g(-)≤0,
由0<≤1解得x0≥或x0≤-.
∴x0的取值范围是(-∞,-]∪[,+∞).…(14分)