问题 解答题

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.

答案

(1)由f(1)=g(1),得 b=1.

∵f(x)=2x,g(x)=

a
x
+b,f′(1)=g′(1)

∴2=a+b,联立

b=1
a+b=2
,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
x
-1=
1-x
x
,∴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

x21
+2-alnx1-bx1=0
x22
+2-alnx2-bx2=0
,两式相减得x22-x12-a(lnx2-lnx1)-b(x2-x1)=0.

即x1+x2-b=

a(lnx2-lnx1)
x2-x1
,又x1+x2=2x0

则G′(x0)=2x0-

a
x0
-b=(x1+x2-b)-
2a
x1+x2
=
a(lnx2-lnx1)
x2-x1
-
2a
x1+x2
=
a
x2-x1
[ln
x2
x1
-
2(x2-x1)
x2+x1
]

=

a
x2-x1
[ln
x2
x1
-
2(
x2
x1
-1)
1+
x2
x1
],

①当0<x1<x2时,令

x2
x1
=t,则t>1,且G′(x0)=
a
x2-x1
[lnt-
2(t-1)
1+t
],

故μ(t)=lnt-

2(t-1)
1+t
(t>1),μ′(t)=
1
t
-
4
(1+t)2
=
(1-t)2
t(1+t)2
>0,则μ(t)在[1,+∞)上为增函数,

而μ(1)=0,∴μ(t)>0,即lnt-

2(t-1)
1+t
>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.

单项选择题 A1/A2型题
填空题