问题
解答题
已知函数f(x)=
(Ⅰ)若曲线f(x)在点(2,f(2))处的切线与直线2x+3y+1=0垂直,求a的值; (Ⅱ)若f(x)在区间(0,+∞)单调递增,求a的取值范围; (Ⅲ)若-1<a<3,证明:对任意x1,x2∈(0,+∞),x1≠x2,都有
|
答案
(I)由题意得,f′(x)=x-a+
,a+1 x
∵在点(2,f(2))处的切线与直线2x+3y+1=0垂直,
∴在点(2,f(2))处的切线的斜率是
,即f′(2)=2-a+3 2
=a+1 2
,3 2
解得a=2,
(II)由(I)知,f′(x)=x-a+
=a+1 x
,且x>0,x2-ax+a+1 x
∵f(x)在区间(0,+∞)上单调递增,
∴f′(x)=
≥0在区间(0,+∞)上恒成立,x2-ax+a+1 x
即x2-ax+a+1≥0在区间(0,+∞)上恒成立,
设g(x)=x2-ax+a+1,对称轴x=
,a 2
则
或
≤0a 2 g(0)≥0
,解得-1≤a≤0或0<a<2+2
>0a 2 g(
)≥0a 2
,2
故a的取值范围是-1≤a<2+2
,2
(III)“
>1”的几何意义是函数f(x)曲线上任意两点确定的割线斜率k>1,f(x1)-f(x2) x1-x2
即在任一点处的切线斜率k>1,
即证当-1<a<3时,对x∈(0,+∞),恒有f′(x)>1,
∴f′(x)=
>1,且x>0,即x2-(a+1)x+a+1>0在(0,+∞)恒成立,x2-ax+a+1 x
设h(x)=x2-(a+1)x+a+1>0,且对称轴x=
,a+1 2
由-1<a<3得,0<
<2,a+1 2
则h(x)min=h(
)=(a+1 2
)2-(a+1)a+1 2
+a+1=a+1 2
,-(a-3)(a+1) 4
由-1<a<3得,
>0,-(a-3)(a+1) 4
故结论得证.