问题 解答题
已知函数f(x)=lnx,g(x)=
1
2
ax2+bx(a≠0)

(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.
答案

(I)依题意:h(x)=lnx+x2-bx.

∵h(x)在(0,+∞)上是增函数,

h′(x)=

1
x
+2x-b≥0对x∈(0,+∞)恒成立,

b≤

1
x
+2x,∵x>0,则
1
x
+2x≥2
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+

b
2
)2-
b2
4

∴当-

b
2
≤1,即-2≤b≤2
2
时,函数y在[1,2]上为增函数,

当t=1时,ymin=b+1;当1<-

b
2
<2,即-4<b<-2时,当t=-
b
2
时,ymin=-
b2
4

当-

b
2
≥2,即b≤-4时,函数y在[1,2]上是减函数,

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+2bb≤-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=

1
x
|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
=
a(x1+x2)
2
+b.

假设C1在点M处的切线与C2在点N处的切线平行,则k1=k2

2
x1+x2
=
a(x1+x2)
2
+b.则
2(x2-x1)
x1+x2
=
a(
x22
-
x21
)
2
+b(x2-x1)=(
a
2
x22
+bx2)-(
a
2
x21
+bx1)

=y2-y1=lnx2-lnx1=ln

x2
x1

ln

x2
x1
=
2(x2-x1)
x1+x2
=
2(
x2
x1
-1)
1+
x2
x1
u=
x2
x1
>1
,则lnu=
2(u-1)
1+u
,u>1
,(1)

r(u)=lnu-

2(u-1)
1+u
,u>1,则r′(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>

2(u-1)
u+1
,与(1)矛盾!

单项选择题
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