问题 解答题

已知函数f(x)=lnx-ax2-bx.

(I)当a=-1时,若函数f(x)在其定义域内是增函数,求b的取值范围;

(Ⅱ)若f(x)的图象与x轴交于A(x1,0),B(x2,0)(x1<x2)两点,且AB的中点为C(x0,0),求证:f′(x0)<0.

答案

(Ⅰ)依题意:f(x)=lnx+x2-bx

∵f(x)在(0,+∞)上递增,∴f′(x)=

1
x
+2x-b≥0对x∈(0,+∞)恒成立

即b≤

1
x
+2x对x∈(0,+∞)恒成立,∴只需b≤(
1
x
+2x)
min

∵x>0,∴

1
x
+2x≥2
2
当且仅当x=
2
2
时取“=”,∴b≤2
2

∴b的取值范围为(-∞,2

2
];

(II)证明:由已知得

f(x1)=lnx1-ax12-bx1=0
f(x2)=lnx2-ax22-bx2=0

lnx1=ax12+bx1
lnx2=ax22+bx2
,两式相减,得:ln
x1
x2
=a(x1+x2)(x1-x2)+b(x1-x2)
ln
x1
x2
=[a(x1+x2)+b](x1-x2)

由f′(x)=

1
x
-2ax-b及2x0=x1+x2,得f′(x0)=
1
x0
-2ax0-b=
2
x1+x2
-
1
x1-x2
ln
x1
x2

=

1
x1-x2
[
2(x1-x2)
x1+x2
-ln
x1
x2
]=
1
x1-x2
[
2(
x1
x2
-1)
x1
x2
+1
-ln
x1
x2
]

令t=

x1
x2
∈(0,1),且φ(t)=
2t-2
t+1
-lnt(0<t<1)

∵φ′(t)=-

(t-1)2
t(t+1)2
<0,

∴φ(t)是(0,1)上的减函数,

∴φ(t)>φ(1)=0,

又x1<x2

∴f'(x0)<0.

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