已知函数f(x)=
(I)指出函数f(x)的单调区间; (II)若函数f(x)的图象在点A,B处的切线互相垂直,且x2<0,求x2-x1的最小值; (III)若函数f(x)的图象在点A,B处的切线重合,求a的取值范围. |
(I)当x<0时,f(x)=(x+1)2+a,
∴f(x)在(-∞,-1)上单调递减,在(-1,0)上单调递增;
当x>0时,f(x)=lnx,在(0,+∞)单调递增.
(II)∵x1<x2<0,∴f(x)=x2+2x+a,∴f′(x)=2x+2,
∴函数f(x)在点A,B处的切线的斜率分别为f′(x1),f′(x2),
∵函数f(x)的图象在点A,B处的切线互相垂直,
∴f′(x1)•f′(x2)=-1,
∴(2x1+2)(2x2+2)=-1.
∴2x1+2<0,2x2+2>0,
∴x2-x1=
[-(2x1+2)+(2x2+2)]≥1 2
=1,当且仅当-(2x1+2)=2x2+2=1,即x1=-[-(2x1+2)](2x2+2)
,x2=-3 2
时等号成立.1 2
∴函数f(x)的图象在点A,B处的切线互相垂直,且x2<0,求x2-x1的最小值为1.
(III)当x1<x2<0或0<x1<x2时,∵f′(x1)≠f′(x2),故不成立,∴x1<0<x2.
当x1<0时,函数f(x)在点A(x1,f(x1)),处的切线方程为
y-(
+2x1+a)=(2x1+2)(x-x1),即y=(2x1+2)x-x 21
+a.x 21
当x2>0时,函数f(x)在点B(x2,f(x2))处的切线方程为y-lnx2=
(x-x2),即y=1 x2
x+lnx2-1.1 x2
函数f(x)的图象在点A,B处的切线重合的充要条件是
,
=2x1+2 ①1 x2 lnx2-1=-
+a ②x 21
由①及x1<0<x2可得-1<x1<0,
由①②得a=
+lnx 21
-1=1 2x1+2
-ln(2x1+2)-1.x 21
∵函数y=
-1,y=-ln(2x1+2)在区间(-1,0)上单调递减,x 21
∴a(x1)=
-ln(2x1+2)-1在(-1,0)上单调递减,且x1→-1时,ln(2x1+2)→-∞,即-ln(2x1+2)→+∞,也即a(x1)→+∞.x 21
x1→0,a(x1)→-1-ln2.
∴a的取值范围是(-1-ln2,+∞).