问题 解答题
已知函数f(x)=ax2-lnx.
(I)讨论函数f(x)单调性;
(Ⅱ)当a=-
1
8
,0<t<2
时,证明:曲线y=f(x)与其在点P(t,f(t))处的切线至少有两个不同的公共点.
答案

(Ⅰ)f(x)的定义域为(0,+∞),

由f(x)=ax2-lnx,得:f′(x)=2ax-

1
x

(1)若a≤0,则f′(x)<0,f(x)在(0,+∞)是减函数;

(2)若a>0,由f(x)=2ax-

1
x
=0,得:x=
2a
2a

则当x∈(0,

2a
2a
)时,f′(x)<0,f(x)在(0,
2a
2a
)是减函数;

当x∈(

2a
2a
,+∞)时,f′(x)>0,f(x)在(
2a
2a
,+∞)是增函数.

(Ⅱ)证明:曲线y=f(x)在P(t,f(t))处的切线方程为y=f′(t)(x-t)+f(t),

且P为它们的一个公共点.

当a=-

1
8
时,f(x)=-
1
8
x2-lnx
f(x)=-
1
4
x-
1
x

设g(x)=f(x)-[f′(t)(x-t)+f(t)],则g′(x)=f′(x)-f′(t),

则有g(t)=0,且g′(t)=0.

设h(x)=g′(x)=-

1
4
x-
1
x
-f′(t),则当x∈(0,2)时,h′(x)=-
1
4
+
1
x2
>0,

于是g′(x)在(0,2)是增函数,且g′(t)=0,

所以,当x∈(0,t)时,g′(x)<0,g(x)在(0,t)是减函数;

当x∈(t,2)时,g′(x)>0,g(x)在(t,2)是增函数.

故当x∈(0,t)或x∈(t,2]时,g(x)>g(t)=0.

若x∈(2,+∞),则g(x)=-

1
8
x2-lnx-[f′(t)(x-t)+f(t)]

=-

1
8
x2+(
1
4
t+
1
t
)x-
1
8
t2-1-ln
x
t
<-
1
8
x2+(
1
4
t+
1
t
)x-
1
8
t2-1=-
1
8
x(x-2t-
8
t
)-
1
8
t2-1.

当x>2t+

8
t
时,g(x)<-
1
8
t2-1<0.

所以在区间(2,2t+

8
t
)至少存在一个实数x0>2,使g(x0)=0.

因此曲线y=f(x)与其在点P(t,f(t))处的切线至少有两个不同的公共点.

多项选择题
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