Question

已知函數(shù)f（x）=lnx-ax²+bx（a＞0），且f′（1）=0
（1）試用含有a的式子表示b，并求f（x）的單調(diào)區(qū)間；
（2）設(shè)函數(shù)f（x）的最大值為g（a），試證明不等式：g（a）＞ln（1+）-1
（3）首先閱讀材料：對(duì)于函數(shù)圖象上的任意兩點(diǎn)A（x₁，y₁），B（x₂，y₂）（x₁＜x₂），如果在函數(shù)圖象上存在點(diǎn)M（x，y）（x∈（x₁，x₂）），使得f（x）在點(diǎn)M處的切線l∥AB，則稱AB存在“相依切線”特別地，當(dāng)x=時(shí)，則稱AB存在“中值相依切線”．請(qǐng)問在函數(shù)f（x）的圖象上是否存在兩點(diǎn)A（x₁，y₁），B（x₂，y₂），使得AB存在“中值相依切線”？若存在，求出一組A、B的坐標(biāo)；若不存在，說明理由．

Answer 1

【答案】分析：（1）根據(jù)對(duì)數(shù)函數(shù)的定義求得函數(shù)的定義域，根據(jù)f（x）的解析式求出f（x）的導(dǎo)函數(shù)，利用f′（1）=0，代入導(dǎo)函數(shù)化簡(jiǎn)即可得到a與b的關(guān)系式，用a表示出b；然后分別令導(dǎo)函數(shù)大于0和小于0得到關(guān)于x的不等式，求出不等式的解集即可得到相應(yīng)的x的范圍即分別為函數(shù)的遞增和遞減區(qū)間；
（2）根據(jù)（1）求出函數(shù)f（x）的最大值為g（a），構(gòu)造函數(shù)φ（a）=ln（）-，利用導(dǎo)數(shù) 研究該函數(shù)的最值，即可證明結(jié)論；
（3）假設(shè)函數(shù)f（x）的圖象上存在兩點(diǎn)A（x₁，y₁），B（x₂，y₂），使得AB存在“中值相依切線”，根據(jù)斜率公式求出直線AB的斜率，利用導(dǎo)數(shù)的幾何意義求出直線AB的斜率，它們相等，再通過構(gòu)造函數(shù)，利用導(dǎo)數(shù)研究函數(shù)的單調(diào)性和最值即可證明結(jié)論．
解答：解：（1）f（x）的定義域?yàn)椋?，+∞），
∵f′（x）=，
∴b=a-1，∴f′（x）=，
當(dāng)f′（x）＞0時(shí)，得-，
∵x＞0，a＞0，解得0＜x＜1，
當(dāng)f′（x）＜0時(shí)，得-，∵x＞0，a＞0，解得x＞1，
∴當(dāng)f（x）在（0，1）上單調(diào)遞增，在（1，+∞）上單調(diào)遞減；
（2）證明：g（a）=f（1）=，f′（x）=（x＞0），
令φ（a）=ln（）-，則φ′（a）=＜0，
∴φ（a）在（0，+∞）上是減函數(shù)，
∴φ（a）＜φ（0）=0，即ln（）-＜0，
（3）假設(shè)函數(shù)f（x）的圖象上存在兩點(diǎn)A（x₁，y₁），B（x₂，y₂），使得AB存在“中值相依切線”，
則k_AB=+a-1，
f′（）=，
又k_AB=f′（）得，
∴l(xiāng)n=t，（t＞1），則lnt=2-，（t＞1），此式表示有大于1的實(shí)數(shù)根，
令h（t）=lnt+-2（t＞1），則h′（t）=＞0
∴h（t）是（1，+∞）上的增函數(shù)，
∴h（t）＞h（1）=0，與lnt=2-，（t＞1）有大于1的實(shí)數(shù)根相矛盾，
∴函數(shù)f（x）的圖象上不存在兩點(diǎn)A（x₁，y₁），B（x₂，y₂），使得AB存在“中值相依切線”．
點(diǎn)評(píng)：此題考查學(xué)生會(huì)利用導(dǎo)函數(shù)的正負(fù)求出函數(shù)的單調(diào)區(qū)間，靈活運(yùn)用中點(diǎn)坐標(biāo)公式化簡(jiǎn)求值，掌握反證法進(jìn)行命題證明的方法，是一道綜合題，屬難題．