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解答题已知函数f(x)=lnx g(x)=x2+a (a为常数) 直线l与函数f(x)

时间:2019-03-10 03:32:29

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解答题已知函数f(x)=lnx g(x)=x2+a (a为常数) 直线l与函数f(x)

问题补充:

解答题已知函数f(x)=lnx,g(x)=x2+a,(a为常数),直线l与函数f(x)、g(x)=的图象都相切,且l与函数f(x)图象的切点的横坐标为1.

(1)求直线l的方程及a的值;

(2)若h(x)=f(x+1)-g′(x)(注:g′(x)是g(x)的导函数),求h(x)的单调递增区间;

(3)当k∈R时,试讨论方程f(1+x2)-g(x)=k的解的个数.

答案:

解:(1)由f′(x)=,把x=1代入得:f′(1)=1,

故直线l的斜率为1,切点坐标为(1,f(1)),即(1,0),

所以直线l的方程为:y=x-1,

∴直线l与y=g(x)的图象相切等价于方程组只有一解,

即方程x2-x+a+1=0有两个相等实根,

∴△=1-4×(a+1)=0,解得a=-;

(2)由g′(x)=x,f(x+1)=ln(x+1),

得到:h(x)=ln(x+1)-x(x>-1),由h′(x)=-1=-,

令h′(x)>0,即<0,解得:-1<x<0,

当x∈(-1,0)时,h(x)是增函数.即h(x)的单调递增区间为(-1,0);

(3)由(1)知g(x)=x2-,令y1=f(1+x2)-g(x)=ln(1+x2)-x2+,y2=k,

由y′1=-x=,令y′1=0,解得:x=0,-1,1

当x变化时,y′1和y1的变化关系如下表:

据此可知:当k=时,方程有三解;

当k∈(,ln2)时,方程有四解;

当k=ln2或k∈(-∞,)时,方程有两解;

当k∈(ln2,+∞)时,方程无解.解析分析:(1)求出f(x)的导函数,由切线l与函数f(x)图象的切点的横坐标为1,把x=1代入导函数中求出的导函数值即为切线l的斜率,把x=1代入f(x)中求出的函数值即为切点的纵坐标,进而得到切点的坐标,根据切点坐标和斜率写出直线l的方程,又直线l与g(x)的图象相切,联立两解析式,消去y得到关于x的一元二次方程,得到此方程的根的判别式等于0,列出关于a的方程,求出方程的解即可得到a的值;(2)求出g(x)的导函数,求出f(x+1),代入h(x)=f(x+1)-g′(x)中确定出h(x),求出h(x)的导函数,令导函数大于0,求出x的取值范围即为函数h(x)的单调增区间;(3)把(1)中求出的a的值代入确定出g(x),求出f(1+x2),设y1等于方程的左边,y2等于方程的右边,求出y1的导函数,令导函数等于0求出x的值,利用x的值分区间讨论导函数的正负进而得到函数的单调区间,根据函数的增减性得到函数的极大值和极小值,根据求出的极大值和极小值分区间即可得到方程解的个数.点评:此题考查学生会利用导数求曲线上过某点切线方程的斜率,会利用导函数的正负得到函数的单调区间,会利用导数研究函数的极值,是一道中档题.

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