题目内容
【题目】设函数f(x)=2ax2+(a+4)x+lnx.
(1)若f(x)在x= 处的切线与直线4x+y=0平行,求a的值;
(2)讨论函数f(x)的单调区间;
(3)若函数y=f(x)的图象与x轴交于A,B两点,线段AB中点的横坐标为x0 , 证明f′(x0)<0.
【答案】
(1)解:由题知f(x)=2ax2+(a+4)x+lnx,
则 .
又∵f(x)的图象在x= 处的切线与直线4x+y=0平行,
∴ ,即4a× + ×(a+4)+1=﹣1,
解得 a=﹣6.
(2)解:由(1)得, ,
由题知f(x)=2ax2+(a+4)x+lnx的定义域为(0,+∞),
由x>0,得 >0.
①当a≥0时,对任意x>0,f′(x)>0,
∴此时函数f(x)的单调递增区间为(0,+∞).
②当a<0时,令f′(x)=0,解得 ,
当 时,f′(x)>0,当 时,f′(x)<0,
此时,函数f(x)的单调递增区间为(0, ),单调递减区间为( ,+∞).
(3)解:不妨设A(x1,0),B(x2,0),且0<x1<x2,由(Ⅱ)知 a<0,
于是要证f'(x)<0成立,只需证: 即 .
∵ ,①
,②
①﹣②得 ,
即 ,
∴ ,
故只需证 ,
即证明 ,
即证明 ,变形为 ,
设 (0<t<1),令 ,
则 = ,
显然当t>0时,g′(t)≥0,当且仅当t=1时,g′(t)=0,
∴g(t)在(0,+∞)上是增函数.
又∵g(1)=0,
∴当t∈(0,1)时,g(t)<0总成立,命题得证
【解析】(1)利用求导公式求出导数并化简,由导数的几何意义和题意可得f′( )=﹣4,解出a的值即可;(2)对导数因式分解后,再求出函数f(x)的定义域,然后在定义域内分a≥0,a<0两种情况,解不等式f′(x)>0,f′(x)<0可得函数的单调区间;(3)设出函数y=f(x)的图象与x轴交于A,B两点的横坐标,利用分析法和根据(2)结论进行证明,根据要证明的结论和分析的过程,利用放缩法、换元法、构造函数法解答,再利用导数求出函数的最值,即可证明结论.
【考点精析】根据题目的已知条件,利用利用导数研究函数的单调性的相关知识可以得到问题的答案,需要掌握一般的,函数的单调性与其导数的正负有如下关系: 在某个区间内,(1)如果,那么函数在这个区间单调递增;(2)如果,那么函数在这个区间单调递减.