问题 解答题
已知函数f(x)=x2-(a+2)x+alnx,其中常数a>0.
(1)当a>2时,求函数f(x)的单调递增区间;
(2)当a=4时,若函数y=f(x)-m有三个不同的零点,求m的取值范围;
(3)设定义在D上的函数y=h(x)在点p(x0,h(x0))处的切线方程为l:y=g(x),当x≠x0时,若
h(x)-g(x)
x-x0
>0
在D内恒成立,则称P为函数y=h(x)的“类对称点”,请你探究当a=4时,函数y=f(x)是否存在“类对称点”,若存在,请最少求出一个“类对称点”的横坐标;若不存在,说明理由.
答案

(1)∵f(x)=x2-(a+2)x+alnx,

∴f′(x)=2x-(a+2)+

a
x
=
2x2-(a+2)x+a
x
=
(2x-a)(x-1)
x
,其中x>0,

令f'(x)=0,得x=1或x=

a
2

∵a>2,∴

a
2
>1.

当0<x<1及x>

a
2
时,f'(x)>0;

当1<x<

a
2
时,f'(x)<0;

∴f(x)的单调递增区间为(0,1),(

a
2
,+∞).

(2)当a=4时,f(x)=x2-6x+4lnx,f′(x)=2x+

4
x
-6=
2x2-6x+4
x
=
2(x-1)(x-2)
x
,其中x>0,

当x∈(0,1),(2,+∞)时,f(x)>0.

当x∈(1,2)时,f(x)<0.

∴f(x)在x∈(0,1),(2,+∞)时为增函数,

在x∈(1,2)时为减函数.

∴f(x)的极大值为f(1)=-5,极小值为f(2)=4ln2-8.

要使函数y=f(x)-m有三个不同的零点,即函数y=f(x)的图象与直线y=m有三个不同交点,

如图,则m的取值范围是(4ln2-8,-5).

(3)由(2)知,当a=4时,函数y=f(x)在其图象上一点P(x0,f(x0))处的切线方程为:

y=m(x)=(2x0+

4
x0
-6)(x-x0)+x02-6x0+4lnx0

设φ(x)=f(x)-m(x)=x2-6x+4lnx-(2x0+

4
x0
-6)(x-x0)-(x02-6x0+4lnx0),

则φ(x0)=0.

ϕ′(x)=2x+

4
x
-6-(2x0+
4
x0
-6)=2(x-x0)(1-
2
xx0
)=
2
x
(x-x0)(x-
2
x0

若x0

2
,φ(x)在(x0
2
x0
)上单调递减,

∴当x∈(x0

2
x0
)时,φ(x)<φ(x0)=0,此时
∅(x)
x-x0
<0;

x0

2
,φ(x)在(
2
x0
,x0)上单调递减,

∴当x∈(

2
x0
,x0)时,φ(x)>φ(x0)=0,此时
∅(x)
x-x0
<0.

∴y=f(x)在(0,

2
)∪(
2
,+∞)上不存在“类对称点”.

x0=

2
2
x
(x-
2
)2
>0,

∴φ(x)在(0,+∞)上是增函数,

当x>x0时,φ(x)>φ(x0)=0,

当x<x0时,φ(x)<φ(x0)=0,故

∅(x)
x-x0
>0.

即此时点P是y=f(x)的“类对称点”

综上,y=f(x)存在“类对称点”,

2
是一个“类对称点”的横坐标.

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多项选择题