问题 解答题
已知函数f(x)=
1
2
m(x-1)2-2x+3+lnx(m≥1).
(Ⅰ)当m=
3
2
时,求函数f(x)在区间[1,3]上的极小值;
(Ⅱ)求证:函数f(x)存在单调递减区间[a,b];
(Ⅲ)是否存在实数m,使曲线C:y=f(x)在点P(1,1)处的切线l与曲线C有且只有一个公共点?若存在,求出实数m的值,若不存在,请说明理由.
答案

(Ⅰ)f′(x)=m(x-1)-2+

1
x
(x>0).

m=

3
2
时,f′(x)=
3(x-2)(x-
1
3
)
2x
,令f′(x)=0,得x1=2,x2=
1
3

f(x),f′(x)的变化情况如下表:

x(0,
1
3
1
3
1
3
,2)
2(2,+∞)
f'(x)+0-0+
f(x)单调递增极大值单调递减极小值单调递增
所以,当x=2时,函数f(x)取到极小值,且极小值为f(2)=ln2-
1
4
.(4分)

(Ⅱ)令f′(x)=0,得mx2-(m+2)x+1=0.  (*)

因为△=(m+2)2-4m=m2+4>0,所以方程(*)存在两个不等实根,记为a,b(a<b).

因为m≥1,所以

a+b=
m+2
m
>0
ab=
1
m
>0.

所以a>0,b>0,即方程(*)有两个不等的正根,因此f′(x)<0的解为(a,b).

故函数f(x)存在单调递减区间.(8分)

(Ⅲ)因为f′(1)=-1,所以曲线C:y=f(x)在点P(1,1)处的切线l为y=-x+2.

若切线l与曲线C只有一个公共点,则方程

1
2
m(x-1)2-2x+3+lnx=-x+2有且只有一个实根.

显然x=1是该方程的一个根.

令g(x)=

1
2
m(x-1)2-x+1+lnx,则g′(x)=m(x-1)-1+
1
x
=
m(x-1)(x-
1
m
)
x

当m=1时,有g′(x)≥0恒成立,所以g(x)在(0,+∞)上单调递增,所以x=1是方程的唯一解,m=1符合题意.

当m>1时,令g′(x)=0,得x1=1,x2=

1
m
,则x2∈(0,1),易得g(x)在x1处取到极小值,在x2处取到极大值.

所以g(x2)>g(x1)=0,又当x→0时,g(x)→-∞,所以函数g(x)在(0,

1
m
)内也有一个解,即当m>1时,不合题意.

综上,存在实数m,当m=1时,曲线C:y=f(x)在点P(1,1)处的切线l与C有且只有一个公共点.(14分)

多项选择题
单项选择题 A3/A4型题