已知函数f(x)=lnx,g(x)=
(I)若a=-2时,函数h(x)=f(x)-g(x)在其定义域内是增函数,求b的取值范围; (Ⅱ)在(I)的结论下,设φ(x)=e2x+bex,x∈[0,ln2],求函数φ(x)的最小值; (Ⅲ)设函数f(x)的图象C1与函数g(x)的图象C2交于点P、Q,过线段PQ的中点R作x轴的垂线分别交C1、C2于点M、N,问是否存在点R,使C1在M处的切线与C2在N处的切线平行?若存在,求出R的横坐标;若不存在,请说明理由. |
(I)依题意:h(x)=lnx+x2-bx.
∵h(x)在(0,+∞)上是增函数,
∴h′(x)=
+2x-b≥0对x∈(0,+∞)恒成立,1 x
∴b≤
+2x,∵x>0,则1 x
+2x≥21 x
.2
∴b的取值范围是(-∞,2
].2
(II)设t=ex,则函数化为y=t2+bt,t∈[1,2].
∵y=(t+
)2-b 2
.b2 4
∴当-
≤1,即-2≤b≤2b 2
时,函数y在[1,2]上为增函数,2
当t=1时,ymin=b+1;当1<-
<2,即-4<b<-2时,当t=-b 2
时,ymin=-b 2
;b2 4
当-
≥2,即b≤-4时,函数y在[1,2]上是减函数,b 2
当t=2时,ymin=4+2b.
综上所述:φ(x)=b+1 -2≤b≤2 2 - b2 4 -4<b<-2 4+2b b≤-4
(III)设点P、Q的坐标是(x1,y1),(x2,y2),且0<x1<x2.
则点M、N的横坐标为x=
.x1+x2 2
C1在点M处的切线斜率为k1=
|x=1 x
=x1+x2 2
.2 x1+x2
C2在点N处的切线斜率为k2=ax+b|x=
=x1+x2 2
+b.a(x1+x2) 2
假设C1在点M处的切线与C2在点N处的切线平行,则k1=k2.
即
=2 x1+x2
+b.则a(x1+x2) 2
=2(x2-x1) x1+x2
+b(x2-x1)=(a(
-x 22
)x 21 2 a 2
+bx2)-(x 22 a 2
+bx1)x 21
=y2-y1=lnx2-lnx1=ln
,x2 x1
∴ln
=x2 x1
=2(x2-x1) x1+x2
设u=2(
-1)x2 x1 1+ x2 x1
>1,则lnu=x2 x1
,u>1,(1)2(u-1) 1+u
令r(u)=lnu-
,u>1,则r′(u)=2(u-1) 1+u
-1 u
=4 (u+1)2
,(u-1)2 u(u+1)2
∵u>1,∴r′(u)>0,
所以r(u)在[1,+∞)上单调递增,
故r(u)>r(1)=0,则lnu>
,与(1)矛盾!2(u-1) u+1