问题 解答题
已知函数f(x)=2lnx与g(x)=a2x2+ax+1(a>0)
(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,求实数a的值;
(2)f′(x)为f(x)的导函数,若对于任意的x∈(0,+∞),e
1
f′(x)
-mx≥0
恒成立,求实数m的最大值;
(3)在(2)的条件下且当a取m最大值的
2
e
倍时,当x∈[1,e]时,若函数h(x)=f(x)-kf′(x)的最小值恰为g(x)的最小值,求实数k的值.
答案

(1)求导函数可得f′(x)=

2
x
,g(x)=2a2x+a

∵曲线y=f(x)和y=g(x)在点P,Q处的切线平行

∴f′(1)=g′(1)

∴2=2a2+a且a>0

a=

17
-1
4

(2)对于任意的x∈(0,+∞),e

1
f′(x)
-mx≥0恒成立,即mx≤e
x
2

∴m≤(

e
x
2
x
min

设F(x)=

e
x
2
x
,则F′(x)=
1
2
e
x
2
(x-2)
x2

当x∈(0,2)时,F′(x)<0,∴F(x)在(0,2)上单调递减;当x∈(2,+∞)时,F′(x)>0,∴F(x)在(2,+∞)上单调递增

∴F(x)min=F(2)=

e
2

∴m的最大值为

e
2

(3)由(2)可知a=1,故g(x)=x2+x+1在x∈[1,e]时,g(x)min=g(1)=3

∴h(x)=f(x)-kf′(x)=2lnx-

2k
x
在x∈[1,e]时最小值为3

令h′(x)=

2(x+k)
x2
=0,可得x=-k

①当-k≤1,即k≥-1时,h′(x)≥0,此时h(x)在[1,e]上单调递增,∴h(x)min=h(1)=-2k=3,∴k=-

3
2
(舍去);

②当-k≥e,即k≤-e时,h′(x)≤0,此时h(x)在[1,e]上单调递减,∴h(x)min=h(e)=2-

2k
e
=3,∴k=-
e
2
(舍去);

③当1<-k<e,即-e<k<-1时,x∈(1,-k)时,h′(x)<0,此时h(x)在[1,-k)上单调递减,x∈(-k,e)时,h′(x)>0,此时h(x)在[1,-k)上单调递增,∴h(x)min=h(-k)=2ln(-k)+2=3,∴k=-

e

综上可知,k=-

e

多项选择题
多项选择题