设函数f(x)=x2,g(x)=alnx+bx(a>0)
(1)若f(1)=g(1),f′(1)=g′(1),求g(x)的解析式;
(2)在(1)的结论下,是否存在实常数k和m,使得f(x)≥kx+m和g(x)≤kx+m?若存在,求出k和m的值.若不存在,说明理由.
(3)设G(x)=f(x)+2-g(x)有两个零点x1和x2,且x1,x0x2成等差数列,试探究值G′(x0)的符号.
(1)由f(1)=g(1),得 b=1.
∵f′(x)=2x,g′(x)=+b,f′(1)=g′(1)
∴2=a+b,联立,解得a=b=1,
则g(x)=lnx+x.
(2)因f(x)与g(x)有一个公共点(1,1),而函数f(x)=x2在点(1,1)的切线方程为y=2x-1,
下面验证 f(x)≥2x-1,g(x)≤2x-1 都成立即可.
由x2-2x+1≥0,得x2≥2x-1,知f(x)≥2x-1恒成立.
设h(x)=lnx+x-(2x-1),即h(x)=lnx-x+1,h′(x)=-1=,∴当0<x<1时,h′(x)>0;当x>1时,h′(x)<0.
∴h(x)在(0,1)上递增,在(1,+∞)上递减,∴h(x)在x=1时取得最大值,
∴h(x)=lnx+x-(2x-1)的最大值为h(1)=0,所以lnx+x≤2x-1恒成立.
故存在这样的k和m,且k=2,m=-1,满足条件.
(3)G′(x0)的符号为正,理由为:
∵G(x)=x2+2-alnx-bx有两个不同的零点x1,x2,
则有 | +2-alnx1-bx1=0 | +2-alnx2-bx2=0 |
| |
,两式相减得x22-x12-a(lnx2-lnx1)-b(x2-x1)=0.
即x1+x2-b=,又x1+x2=2x0,
则G′(x0)=2x0--b=(x1+x2-b)-=-=[ln-]
=[ln-],
①当0<x1<x2时,令=t,则t>1,且G′(x0)=[lnt-],
故μ(t)=lnt-(t>1),μ′(t)=-=>0,则μ(t)在[1,+∞)上为增函数,
而μ(1)=0,∴μ(t)>0,即lnt->0,又a>0,x2-x1>0,∴G′(x0)>0,
②当0<x2<x1时,同理可得:G′(x0)>0,
综上所述:G′(x0)值的符号为正.