已知函数f(x)=lnx-ax在点A(1,f(1))处的切线为l.

1个回答

  • (1)∵f(x)=lnx-ax,

    ∴f′(x)=

    1

    x-a,

    ∵点A(1,f(1))处的切线l的斜率为2,

    ∴1-a=2,

    ∴a=-1;

    (2)证明:f(1)=ln1-a=-a,f′(1)=1-a,切线l的方程为y+a=(1-a)(x-1),即y=(1-a)x-1,

    构造函数g(x)=lnx-ax-[(1-a)x-1]=lnx-x,则g′(x)=

    1

    x-1

    解g′(x)=0得x=1.

    当0<x<1时,g′(x)>0,g(x)在(0,1)上单调递增,

    同理可知,g(x)在(1,+∞)上单调递减,

    ∴g(x)在x=1处取到极大值,也是最大值为-1

    ∴任意x>0且x≠1,g(x)≤-1<0,

    ∴f(x)<(1-a)x-1,

    即无论a取何值,函数f(x)的图象恒在直线l的下方(点A除外);

    (3)由A(1,-a)、Q(x0,lnx0-ax0),得kAQ=

    lnx0−ax0+a

    x0−1,

    ∴当x0>1时,直线QA的斜率恒小于2⇔

    lnx0−ax0+a

    x0−1<2对x0∈(1,+∞)恒成立.

    ∴lnx0+(-2-a)(x0-1)<0对x0∈(1,+∞)恒成立,

    令h(x)=lnx+(-2-a)(x-1),(x>1).

    则h′(x)=

    1

    x-2-a,

    (ⅰ)当a≤-2时,由x>1,知h′(x)>0恒成立,

    ∴h(x)在(1,+∞)上单调递增,

    ∴h(x)>h(1)=0,不满足题意的要求.

    (ⅱ)当-2<a<-1时,

    ∴当x∈(1,

    1

    2+a),h′(x)>0;当x∈(

    1

    2+a,+∞),h′(x0)<0,

    即h(x)在(1,

    1

    2+a)上单调递增;在(

    1

    2+a,+∞)上单调递减.

    所以存在t∈(1,+∞)使得h(t)>h(1)=0,不满足题意要求.

    (ⅲ)当a≥-1时,0<

    1

    2+a≤1,对于x0>1,h′(x0)<0恒成立,

    ∴h(x)在(1,+∞)上单调递减,恒有h(x)<h(1)=0,满足题意要求.

    综上所述:当a≥-1时,直线PQ的斜率恒小于2.