问题 解答题
已知函数f(x)=lnx-
1
2
ax2+(a-1)x
(a∈R且a≠0).
(Ⅰ)求函数f(x)的单调区间;
(Ⅱ) 记函数y=F(x)的图象为曲线C.设点A(x1,y1),B(x2,y2)是曲线C上的不同两点,如果在曲线C上存在点M(x0,y0),使得:①x0=
x1+x2
2
;②曲线C在M处的切线平行于直线AB,则称函数F(x)存在“中值相依切线”.
试问:函数f(x)是否存在“中值相依切线”,请说明理由.
答案

(Ⅰ)函数f(x)的定义域是(0,+∞).…(1分)

由已知得,f′(x)=

1
x
-ax+a-1=-
a(x-1)(x+
1
a
)
x
.…(2分)

(1)当a>0时,令f'(x)>0,解得0<x<1; 令f'(x)<0,解得x>1.

所以函数f(x)在(0,1)上单调递增,在(1,+∞)上单调递减.…(3分)

(2)当a<0时,

①当-

1
a
<1时,即a<-1时,令f'(x)>0,解得0<x<-
1
a
或x>1;

令f'(x)<0,解得-

1
a
<x<1.

所以,函数f(x)在(0,-

1
a
)和(1,+∞)上单调递增,在(-
1
a
,1)
上单调递减;…(4分)

②当-

1
a
=1时,即a=-1时,显然,函数f(x)在(0,+∞)上单调递增; …(5分)

③当-

1
a
>1时,即-1<a<0时,令f'(x)>0,解得0<x<1或x>-
1
a

令f'(x)<0,解得1<x<-

1
a

所以,函数f(x)在(0,1)和(-

1
a
,+∞)上单调递增,在(1,-
1
a
)
上单调递减.…(6分)

综上所述,(1)当a>0时,函数f(x)在(0,1)上单调递增,在(1,+∞)上单调递减;

(2)当a<-1时,函数f(x)在(0,-

1
a
)和(1,+∞)上单调递增,在(-
1
a
,1)
上单调递减;

(3)当a=-1时,函数f(x)在(0,+∞)上单调递增;

(4)当-1<a<0时,函数f(x)在(0,1)和(-

1
a
,+∞)上单调递增,在(1,-
1
a
)
上单调递减.…(7分) 

(Ⅱ)假设函数f(x)存在“中值相依切线”.

设A(x1,y1),B(x2,y2)是曲线y=f(x)上的不同两点,且0<x1<x2

y1=lnx1-

1
2
ax12+(a-1)x1y2=lnx2-
1
2
ax22+(a-1)x2

kAB=

y2-y1
x2-x1
=
(lnx2-lnx1)-
1
2
a(x22-x12)+(a-1)(x2-x1)
x2-x1

=

lnx2-lnx1
x2-x1
-
1
2
a(x1+x2)+(a-1)…(8分)

曲线在点M(x0,y0)处的切线斜率k=f'(x0)=f′(

x1+x2
2
)=
2
x1+x2
-a•
x1+x2
2
+(a-1)
,…(9分)

依题意得:

lnx2-lnx1
x2-x1
-
1
2
a(x1+x2)+(a-1)=
2
x1+x2
-a•
x1+x2
2
+(a-1)

化简可得:

lnx2-lnx1
x2-x1
=
2
x1+x2

ln

x2
x1
=
2(x2-x1)
x2+x1
=
2(
x2
x1
-1)
x2
x1
+1
.…(11分)

x2
x1
=t(t>1),上式化为:lnt=
2(t-1)
t+1
=2-
4
t+1

lnt+

4
t+1
=2.…(12分)

g(t)=lnt+

4
t+1
g′(t)=
1
t
-
4
(t+1)2
=
(t-1)2
t(t+1)2

因为t>1,显然g'(t)>0,所以g(t)在(1,+∞)上递增,

显然有g(t)>2恒成立.

所以在(1,+∞)内不存在t,使得lnt+

4
t+1
=2成立.

综上所述,假设不成立.所以,函数f(x)不存在“中值相依切线”.…(14分)

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