问题 解答题

己知f(x)=Inx-ax2-bx.

(Ⅰ)若a=-1,函数f(x)在其定义域内是增函数,求b的取值范围;

(Ⅱ)当a=1,b=-1时,证明函数f(x)只有一个零点;

(Ⅲ)f(x)的图象与x轴交于A(x1,0),B(x2,0),两点,AB中点为C(x0,0),求证:f′(x0)<0.

答案

(Ⅰ)依题意:f(x)=lnx+x2-bx

f(x)在(0,+∞)上递增,∴f(x)=

1
x
+2x-b≥0对x∈(0,+∞)恒成立

b≤

1
x
+2x对x∈(0,+∞)恒成立,只需b≤(
1
x
+2x)
min
   …(2分)

∵x>0,

1
x
+2x≥2
2
 当且仅当x=
2
2
时取=

b≤2

2

∴b的取值范围为 (-∞,2

2
]     …(4分)

(Ⅱ)当a=1,b=-1时,f(x)=lnx-x2+x,其定义域是(0,+∞)

f(x)=

1
x
-2x+1=-
(x-1)(2x+1)
x
…(6分)

∴0<x<1时,f′(x)>0当x>1时,f′(x)<0

∴函数f(x)在区间(0,1)上单调递增,在区间(1,+∞)上单调递减

∴当x=1时,函数f(x)取得最大值,其值为f(1)=ln1-1+1=0

当x≠1时,f(x)<f(1)=0即

∴函数f(x)只有一个零点       …(8分)

(Ⅲ)由已知得 

f(x1)=lnx1-a
x21
-bx1=0
f(x2)=lnx2-a 
x22
 -bx2=0
 两式相减,得

ln

x1
x2
=a(x1+x2)(x1-x2)+b(x1-x2

f(x)=

1
x
-2ax-b及2x0=x1+x2,得

f(x0)=

1
x0
-2ax0-b=
2
x1+x2
-[a(x1+x2)+b]
=
2
x1+x2
-
1
x1-x2
ln
x1
x2

=

1
x1-x2
[
2(x1x2)
x1+x2
-ln
x1
x2
]=
1
x1-x2
[
2(
x1
x2
-1)
x1
x2
+1
- ln
x1
x2
]
…(10分)

t=

x1
x2
∈(0,1)且∅(t)=
2t-2
t+1
-lnt
(0<t<1)

(t)=-

(t-1)2
t(t+1)2
<0

∴∅(t)在(0,1)上递减,∴∅(t)>∅(1)=0

x1<x2,f′(x0)<0(12分)

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