问题 解答题
已知函数f(x)=lnx,g(x)=
1
2
ax2+bx
(a≠0).
(1)当a=-2时,函数h(x)=f(x)-g(x)在其定义域内是增函数,求b的取值范围;
(2)在(1)的条件下,设函数φ(x)=e2x-bex(e为自然对数的底数),x∈[0,ln2],求函数φ(x)的最小值;
(3)令V(x)=2f(x)-x2-kx(k∈R),如果V(x)的图象与x轴交于A(x1,0),B(x2,0)(0<x1<x2)两点,且线段AB的中点为C(x0,0),求证:V′(x0)≠0.
答案

(1)当=-2时,h(x)=f(x)-g(x),所以h(x)=lnx+x2-bx,其定义域为(0,+∞),

因为函数h(x)=f(x)-g(x)在其定义域内是增函数,所以h'(x)≥0恒成立,即h′(x)=

1
x
+2x-b≥0恒成立,

所以b≤

1
x
+2x,当x>0时,
1
x
+2x≥2
2
,当且仅当x=
2
2
时取等号,所以b≤
2
2
,所以b的取值范围(-∞,
2
2
]

(2)设t=ex,则函数φ(x)=e2x-bex等价为ω(t)=t2+bt,t∈[1,2],

ω(t)=t2+bt=(t+

b
2
)2-
b2
4
,且b∈(-∞,2
2
]

所以①当

b
2
≤1,即-2≤b≤2
2
时,函数ω(t)=t2+bt,在t∈[1,2],上为增函数,所以当t=1时,ω(t)的最小值为b+1.

②当1<-

b
2
<2,即-4<b<-2时,当t=-
b
2
时,ω(t)的最小值为-
b2
4

③当-

b
2
≥2,即b≤-4时,函数ω(t)=t2+bt,在t∈[1,2]上为减函数,所以当t=2时,ω(t)的最小值为4+2b.

综上:当-2≤b≤2

2
时,φ(x)的最小值为b+1.

当-4<b<-2时,φ(x)的最小值为-

b2
4

当b≤-4时,φ(x)的最小值为4+2b.

(3)因为V(x)=2f(x)-x2-kx=2lnx-x2-kx,V′(x)=

2
x
-2x-k,

假设V′(x0)=0,成立,且0<x1<x2,则由题意知,

2lnx1-
x21
-kx1=0  ①
2lnx2-
x22
-kx2=0 ② 
x1+x2=2x0   ③
2
x0
-2x0-k=0  (4)

①-②得2ln

x1
x2
-(
x21
-
x22
)-k(x1-x2)=0,

所以k=

2ln
x1
x2
x1-x2
-2x0,由(4)得k=
2
x0
-2x0
,所以
ln
x1
x2
x1-x2
=
1
x0

ln
x1
x2
x1-x2
=
2
x1+x2
,即ln
x1
x2
=
x1
x2
-2
x1
x2
+1
  ⑤

t=

x1
x2
,则u(t)=lnt-
2t-2
t+1
,(0<t<1)
,所以u′(t)=
(t-1)2
(t+1)2
>0,(0<t<1)

所以u(t)在(0,1)上为单调递增函数,所以u(t)<u(1)=0,

lnt<

2t-2
t+1
,即ln
x1
x2
x1
x2
-2
x1
x2
+1

这与⑤式相矛盾,所以假设不成立,故V′(x0)≠0.

解答题
单项选择题