问题
解答题
已知函数f(x)=ax-2lnx,a∈R.
(Ⅰ)当a=3时,求函数f(x)在(1,f(1))的切线方程.
(Ⅱ)求函数f(x)的极值.
(Ⅲ)对于曲线上的不同两点P1(x1,y1),P2(x2,y2),如果存在曲线上的点Q(x0,y0),且x1<x0<x2,使得曲线在点Q处的切线l∥P1P2,则称l为弦P1P2的伴随切线.当a=2时,已知两点A(1,f(1)),B(e,f(e)),试求弦AB的伴随切线l的方程.
答案
(I)当a=3时,f(x)=3x-2lnx,则f(1)=3,f′(x)=3-2 x
∴f'(1)=1
∴切线方程为y-3=x-1即x-y+2=0…(4分)
(Ⅱ)f′(x)=a-
,x>0.2 x
当a≤0时,f'(x)<0,函数f(x)在(0,+∞)内是减函数,∴函数f(x)没有极值. …(6分)
当a>0时,令f'(x)=0,得x=
.2 a
当x变化时,f'(x)与f(x)变化情况如下表:
x | (0,
|
| (
| ||||||
f'(x) | - | 0 | + | ||||||
f(x) | 单调递减 | 极小值 | 单调递增 |
2 |
a |
2 |
a |
2 |
a |
综上,当a≤0时,f(x)没有极值;
当a>0时,f(x)的极小值为2-2ln
,没有极小值.…(9分)2 a
(Ⅲ)当a=2时,设切点Q(x0,y0),则切线l的斜率为f′(x0)=2-
,x0∈(1,e).2 x0
弦AB的斜率为kAB=
=f(e)-f(1) e-1
=2-2(e-1)-2(1-0) e-1
. …(10分)2 e-1
由已知得,l∥AB,则2-
=2-2 x0
,解得x0=e-1,…(12分)2 e-1
所以,弦AB的伴随切线l的方程为:y=
x+2-2ln(e-1).…(14分)2e-4 e-1