问题 解答题
已知函数f(x)=
1
2
m(x-1)2-2x+3+lnx
,常数m≥1
(1)求函数f(x)单调递减区间;
(2)当m=2时,设函数g(x)=f(x)-f(2-x)+3的定义域为D,∀x1,x2∈D,且x1+x2=1,求证:g(x1)+g(x2),g(x1)-g(x2),g(2x1)+g(2x2),g(2x1)-g(2x2)中必有一个是常数(不含x1,x2);
(3)若曲线C:y=f(x)在点P(1,1)处的切线l与曲线C有且只有一个公共点,求m的值.
答案

(1)f(x)=m(x-1)-2+

1
x
=
mx2-(m+2)x+1
x
,x>0

对于y=mx2-(m+2)x+1而言,

∵m≥1,∴△=(m+2)2-4m=m2+4>0

且它的两个零点x2=

m+2+
m2+4
2m
x1=
m+2-
m2+4
2m
>0

故当x1<x<x2时f′(x)<0

∴函数f(x)的单调减区间为(

m+2-
m2+4
2m
m+2+
m2+4
2m
)

(2)法一:g(x)=4-4x+lnx-ln(2-x)+3关于点A(1,3)对称,证明如下:

设P(x0,y0)为y=g(x)图象上任意一点,P关于点A(1,3)的对称点为P′(2-x0,6-y0).

∵y0=4-4x0+lnx0-ln(2-x0)+3,∴6-y0=4-4(2-x0)+ln(2-x0)-ln(2-(2-x0))+3

∴P′也在函数y=g(x)图象上,故y=g(x)图象关于点A(1,3)对称

∵2x1+2x2=2,∴g(2x1)+g(2x2)=6为常数

法二:g(2x1)+g(2x2)=4-4•2x1+ln

2x1
2-2x1
+3+4-4•2x2+ln
2x2
2-2x2
+3=6为常数

(3)∵f′(1)=-1,∴直线l:y-1=-(x-1),即y=2-x

代入y=

1
2
m(x-1)2-2x+3+lnx

得m(x-1)2-2x+2lnx+2=0

令F(x)=m(x-1)2-2x+2lnx+2,则F(1)=0,∴F(x)=0有一个解x=1

又∵F(x)=2

(mx-1)(x-1)
x

①当m=1时,F(x)=2

(x-1)2
x
≥0,∴F(x)在(0,+∞)上递增,∴F(x)=0恰有一个解符合条件;

②当m>1时,当0<x<

1
m
或x>1时,F′(x)>0,当
1
m
<x<1
时F′(x)<0,

故F(x)极大值=F(

1
m
)>0,极小值F(1)=0.

且当x→0时F(x)→-∞;当x→+∞时,F(x)→+∞

∴F(x)在(0,

1
m
),(
1
m
,+∞)上各有一个实根,不符合条件,舍去

综上m=1

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