题目内容
【题目】已知函数f(x)=lnx+ax2(a∈R),y=f(x)的图象连续不间断.
(1)求函数y=f(x)的单调区间;
(2)当a=1时,设l是曲线y=f(x)的一条切线,切点是A,且l在点A处穿过函数y=f(x)的图象(即动点在点A附近沿曲线y=f(x)运动,经过点A时,从l的一侧进入另一侧),求切线l的方程.
【答案】
(1)解:函数的导数f′(x)=
+2ax=
(x>0),
若a≥0,则f'(x)>0,此时函数单调递增,即增区间为(0,+∞);
若a<0,由f′(x)>0,得2ax2+1>0,即
,得0<x<
,
由f′(x)<0,得x>
.
∴函数的减区间为(
,+∞),增区间为(0,
),
综上:若a≥0,函数的增区间为(0,+∞).
若a<0,函数的增区间为(0,
),减区间为(
,+∞);
(2)设切点A(x0,f(x0)),x0>0,
,
∴在点A处切线的斜率是
.
∴切线方程为
,
即
.
l在点A处穿过函数y=f(x)的图象,即在点A的两侧,曲线y=f(x)在直线的两侧,
令
,设h(x)=f(x)﹣g(x),
∴在x=x0附近两侧h(x)的值异号.
设
﹣lnx0,注意到h(x0)=0.
下面研究函数的单调性:
=
=
.
当
时:
x | (0,x0) | (x0, | ( |
h′(x) | + | ﹣ | + |
h(x) | 增 | 减 | 增 |
∴当x∈(0,x0)时,h(x)是增函数,则h(x)<h(x0)=0,
当x∈(
,+∞)时,h(x)是减函数,则h(x)<h(x0)=0.
∴h(x)在x=x0处取极大值,两侧附近同负,与题设不符;
同理,当x0
时,h(x)在x=x0处取极小值,两侧附近同正,与题设不符;
故
,即
时,h′(x)=
,∴h(x)在(0,+∞)内单调递增.
∴当x∈(0,x0)时,h(x)<h(x0)=0,当x∈(
,+∞),h(x)>h(x0)=0符合题设.
∴
,切线方程为
.
【解析】(1)先对函数f(x)求导,再对a的值分情况判断函数f(x)的单调性,从而函数y=f(x)的单调区间;(2)先设切点A(x0,f(x0)),x0>0,进而利用导数求出函数f(x)在A处的切线方程,再由已知条件转化为在点A的两侧,曲线y=f(x)在直线的两侧,进而构造函数h(x)=f(x)﹣g(x),从而可得在x=x0附近两侧h(x)的值异号,最后利用导数研究函数h(x)单调性,进而可得x0,从而可得切线l的方程.
【考点精析】本题主要考查了利用导数研究函数的单调性的相关知识点,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才能正确解答此题.