问题 解答题
已知函数f(x)=lnx,g(x)=x2+bx+c
(1)若函数h(x)=f(x)+g(x)是单调递增函数,求实数b的取值范围;
(2)当b=0时,两曲线y=f(x),y=g(x)有公共点P,设曲线f(x),g(x)在P处的切线分别为l1,l2,若切线l1,l2与x轴围成一个等腰三角形,求P点坐标和c的值;
(3)当b=-2e2时,讨论关于x的方程
f(x)
x
=g(x2)的根的个数.
答案

(1)h(x)=lnx+x2+bx+c(x>0),h/(x)=

1
x
+2x+b,

依题,h/(x)=

1
x
+2x+b≥0在(0,+∞)上恒成立,

法1:b≥[-(

1
x
+2x)]max,又-(
1
x
+2x)≤-2
1
x
•2x
=-2
2
(当且仅当
1
x
=2x
,即x=
2
2
时取等)

b≥-2

2

法2:h/(x)=

2x2+bx+1
x
,令t(x)=2x2+bx+1,则t(x)≥0在(0,+∞)上恒成立,

由二次函数t(x)图象得,

-
b
4
≥0
△≤0
⇒-2
2
≤b≤0;

-
b
4
<0
t(0)=1>0
⇒b>0,

综合1°、2°得b≥-2

2

(2)b=0时,f(x)=lnx,g(x)=x2+c,

设P(x0,y0),l1,l2的倾斜角分别为α,β,

tanα=

1
x0
,tanβ=2x0,由于x0>0,则α,β均为锐角,

因为切线l1,l2与x轴围成一个等腰三角形依题,有以下两种情况:

1°α=2β时,tanα=tan2β=

2tanβ
1-tan2β
1
x0
=
4x0
1-4x02
x02=
1
8
x0=
2
4

此时,P(

2
4
,ln
2
4
),c=ln
2
4
-
1
8

2°β=2α时,tanβ=tan2α=

2tanα
1-tan2α
⇒2x0=
2
x0
1-
1
x02
=
2x0
x02-1
x02=2⇒x0=
2

此时,P(

2
,ln
2
),c=ln
2
-2.

(3)b=-2e2时,

ϕ(x)=

f(x)
x
-g(x2)=
lnx
x
-x4+2e2x2-c(x>0)ϕ/(x)=
1-lnx
x2
-4x(x2-e2)

0<x<e时,∅/(x)>0;x>e时,∅/(x)<0

∴∅(x)在(0,e)上递增,在(e,+∞)上递减,

ϕmax(x)=ϕ(e)=e4+

1
e
-c,

又x→0时,∅(x)→-∞;x→+∞时,∅(x)→-∞

1°∅(e)>0即c<e4+

1
e
时,函数∅(x)有两个零点即方程
f(x)
x
=g(x2)
有两个根;

2°∅(e)=0即c=e4+

1
e
时,函数∅(x)有一个零点即方程
f(x)
x
=g(x2)
有一个根;

3°∅(e)<0即c>e4+

1
e
时,函数∅(x)没有零点即方程
f(x)
x
=g(x2)
没有根.

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