问题 解答题

已知二次函数f(x)=ax2+bx+c和“伪二次函数”g(x)=ax2+bx+clnx(a、b、c∈R,abc≠0),

(I)证明:只要a<0,无论b取何值,函数g(x)在定义域内不可能总为增函数;

(Ⅱ)在二次函数f(x)=ax2+bx+c图象上任意取不同两点A(x1,y1),B(x2,y2),线段AB中点的横坐标为x0,记直线AB的斜率为k,(i)求证:k=f′(x0);(ii)对于“伪二次函数”g(x)=ax2+bx+clnx,是否有(i)同样的性质?证明你的结论.

答案

(I)函数的定义域为(0,+∞),要使函数g(x)在定义域内总为增函数,

g′(x)=2ax+b+

c
x
=
2ax2+bx+c
x
>0恒成立,①--------(1分)

当x>0时恒成立,则2ax2+bx+c>0 ②

因为a<0,由二次函数的性质,②不可能恒成立.

则函数g(x)不可能总为增函数.--------(4分)

(II)(i)k=

f(x2)-f(x1)
x2-x1
=
a(
x22
-
x21
)+b(x2-x1)
x2-x1
=a(x2+x1)+b=2ax0+b,--------(6分)

由f'(x)=2ax+b,所以f'(x0)=2ax0+b,…..(7分)  

则k=f′(x0).--------(7分)

(ii)不妨设x2>x1,对于“伪二次函数”:g(x)=ax2+bx+clnx,

k=

g(x2)-g(x1)
x2-x1
=
a(
x22
-
x21
)+b(x2-x1)-cln⁡
x2
x1
x2-x1
=2ax0+b+
cln
x2
x1
x2-x1
,③--------(9分)

由(ⅰ)中①知g′(x0)=2ax0+b+

c
x0

如果有(ⅰ)的性质,则g'(x0)=k,④,

比较③④两式得

cln
x2
x1
x2-x1
=
c
x0
,c≠0,

即:

ln
x2
x1
x2-x1
=
1
x0
=
x1+x2
2
--------(12分)

不妨令t=

x2
x1
,t>1,则
lnt
t-1
=
2
t+1
,即lnt=
2t-2
t+1
⑤,

s(t)=lnt-

2t-2
t+1
,则s′(t)=
1
t
-
2(t+1)-(2t-2)
(t+1)2
=
(t-1)2
t(t+1)2
>0

∴s(t)在(1,+∞)上递增,∴s(t)>s(1)=0.

∴⑤式不可能成立,④式不可能成立,即g'(x0)≠k.--------(14分)

∴“伪二次函数”g(x)=ax2+bx+clnx,不具有(ⅰ)的性质.--------(15分)

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