题目内容
已知函数(Ⅰ)试用含有a的式子表示b,并求f(x)的极值;
(Ⅱ)对于函数f(x)图象上的不同两点A(x1,y1),B(x2,y2),如果在函数图象上存在点M(x,y)(其中x∈(x1,x2)),使得点M处的切线l∥AB,则称AB存在“伴随切线”.特别地,当
【答案】分析:(Ⅰ)求出f′(x)根据且f'(1)=0求出a和b的关系即可,根据自变量的取值范围及a>0,令导函数大于0得到函数的增区间,令导函数小于0得到函数的减区间,根据增减性得到函数的极值即可;
(Ⅱ)不存在,设两点A(x1,y1),B(x2,y2),代入到函数关系式中,然后求出直线AB的斜率,并求出在M的切线的斜率,两者相等得到等式,化简后令其左边设为函数g(t),求出函数g(t)的最小值,这表明在函数f(x)上不存在两点A、B使得它存在“中值伴随切线”.
解答:解:(Ⅰ)f(x)的定义域为(0,+∞),∵
,f'(1)=1-a+b=0,∴b=a-1.
代入
,得
.
当f'(x)>0时,
,由x>0,得(ax+1)(x-1)<0,
又a>0,∴0<x<1,即f(x)在(0,1)上单调递增;
当f'(x)<0时,
,由x>0,得(ax+1)(x-1)>0,
又a>0,∴x>1,即f(x)在(1,+∞)上单调递减.
∴f(x)在(0,1)上单调递增,在(1,+∞)上单调递减.
所以,当x=1时,f(x)的极大值为
(Ⅱ)在函数f(x)的图象上不存在两点A、B使得它存在“中值伴随切线”.
假设存在两点A(x1,y1),B(x2,y2),不妨设0<x1<x2,则
,
,
=
=
,
在函数图象
处的切线斜率
,
由
=
化简得:
,
=
.
令
,则t>1,上式化为:
=
,即
,
若令
,
,
由t≥1,g'(t)≥0,∴g(t)在[1,+∞)在上单调递增,g(t)>g(1)=2.
这表明在(1,+∞)内不存在t,使得
=2.
综上所述,在函数f(x)上不存在两点A、B使得它存在“中值伴随切线”.
点评:考查利用导数研究函数单调性的能力,利用导数求函数极值的能力,以及直线斜率的计算公式.
(Ⅱ)不存在,设两点A(x1,y1),B(x2,y2),代入到函数关系式中,然后求出直线AB的斜率,并求出在M的切线的斜率,两者相等得到等式,化简后令其左边设为函数g(t),求出函数g(t)的最小值,这表明在函数f(x)上不存在两点A、B使得它存在“中值伴随切线”.
解答:解:(Ⅰ)f(x)的定义域为(0,+∞),∵
代入
当f'(x)>0时,
又a>0,∴0<x<1,即f(x)在(0,1)上单调递增;
当f'(x)<0时,
又a>0,∴x>1,即f(x)在(1,+∞)上单调递减.
∴f(x)在(0,1)上单调递增,在(1,+∞)上单调递减.
所以,当x=1时,f(x)的极大值为
(Ⅱ)在函数f(x)的图象上不存在两点A、B使得它存在“中值伴随切线”.
假设存在两点A(x1,y1),B(x2,y2),不妨设0<x1<x2,则
在函数图象
由
化简得:
令
若令
由t≥1,g'(t)≥0,∴g(t)在[1,+∞)在上单调递增,g(t)>g(1)=2.
这表明在(1,+∞)内不存在t,使得
综上所述,在函数f(x)上不存在两点A、B使得它存在“中值伴随切线”.
点评:考查利用导数研究函数单调性的能力,利用导数求函数极值的能力,以及直线斜率的计算公式.
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