问题 解答题
已知函数f(x)=lnx,g(x)=
1
2
x2-bx(b为常数).
(1)函数f(x)的图象在点(1,f(1))处的切线与g(x)的图象相切,求实数b的值;
(2)设h(x)=f(x)+g(x),若函数h(x)在定义域上存在单调减区间,求实数b 的取值范围;
(3)若b>1,对于区间[1,2]上的任意两个不相等的实数x1,x2,都有|f(x1)-f(x2)|>|g(x1)-g(x2)|成立,求b的取值范围.
答案

(1)f(x)=lnx得f′(x)=

1
x

函数f(x)的图象在点(1,f(1))处的切线的斜率为f′(1)=1,切线方程为:y-0=x-1即y=x-1.

由已知得它与g(x)的图象相切,将y=x-1代入得x-1=

1
2
x2-bx,即
1
2
x2-(b+1)x+1=0,

∴△=(b+1)2-2=0,解得b=±

2
-1,

即实数b的值为±

2
-1.

(2)h(x)=f(x)+g(x)=lnx+

1
2
x2-bx,

∴h′(x)=

1
x
+x-b,

根据函数h(x)在定义域(0,+∞)上存在单调减区间,

∴存在x>0,使得

1
x
+x-b<0,即b>
1
x
+x,

由于当x>0时,

1
x
+x≥2,

∴b>2.

∴实数b 的取值范围(2,+∞).

(3)对于区间[1,2]上的任意实数x,f′(x)=

1
x
∈[
1
2
,1].

g′(x)=x-b∈[1-b,2-b],

要使得对于区间[1,2]上的任意两个不相等的实数x1,x2,都有|f(x1)-f(x2)|>|g(x1)-g(x2)|成立,

若用注意到f(x)是增函数,不妨设x1>x2,则f(x1)>f(x2),问题转化为|f(x1)-f(x2)|>|g(x1)-g(x2)|

等价于-f(x1)+f(x2)<g(x1)-g(x2)<f(x1)-f(x2)从而f(x1)-g(x1)>f(x2)-g(x2)且f(x1)+g(x1)>f(x2)+g(x2),

即f(x)-g(x)与f(x)+g(x)都是增函数,

利用导数的几何是切线的斜率,得到|f′(x)|>|g′(x)|,

1
x
>|b-x|,于是x-
1
x
≤b≤x+
1
x
即(x-
1
x
max≤b≤(x+
1
x
min

3
2
≤b≤2.

则b的取值范围[

3
2
,2].

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