解题思路:(I)先对函数求导,
f′(x)=2x+a−
1
x
,可得切线的斜率
k=2
x
0
+a−
1
x
0
=
y
0
x
0
=
x
0
2
+a
x
0
−ln
x
0
x
0
,即
x
0
2
+ln
x
0
−1=0
,由x0=1是方程的解,且y=x2+lnx-1在(0,+∞)上是增函数,可证
(Ⅱ)由
F(x)=
f(x)
g(x)
=
x
2
+ax−lnx
e
x
,
F′(x)=
−
x
2
+(2−a)x+a−
1
x
+lnx
e
x
,先研究函数
h(x)=−
x
2
+(2−a)x+a−
1
x
+lnx
,则
h′(x)=−2x+
1
x
2
+
1
x
+2−a
.
由h'(x)在(0,1]上是减函数,可得h'(x)≥h'(1)=2-a,通过研究2-a的正负可判断h(x)的单调性,进而可得函数F(x)的单调性,可求
(I)f′(x)=2x+a−
1
x(x>0).…(2分)
过切点P(x0,y0)的切线的斜率k=2x0+a−
1
x0=
y0
x0=
x02+ax0−lnx0
x0
整理得x02+lnx0−1=0.…(4分)
显然,x0=1是这个方程的解,又因为y=x2+lnx-1在(0,+∞)上是增函数,
所以方程x2+lnx-1=0有唯一实数解.故x0=1.…(6分)
(Ⅱ)F(x)=
f(x)
g(x)=
x2+ax−lnx
ex,F′(x)=
−x2+(2−a)x+a−
1
x+lnx
ex.…(8分)
设h(x)=−x2+(2−a)x+a−
1
x+lnx,则h′(x)=−2x+
1
x2+
1
x+2−a.
易知h'(x)在(0,1]上是减函数,从而h'(x)≥h'(1)=2-a.…(10分)
(1)当2-a≥0,即a≤2时,h'(x)≥0,h(x)在区间(0,1)上是增函数.
∵h(1)=0,∴h(x)≤0在(0,1]上恒成立,即F'(x)≤0在(0,1]上恒成立.
∴F(x)在区间(0,1]上是减函数.
所以,a≤2满足题意.…(12分)
(2)当2-a<0,即a>2时,设函数h'(x)的唯一零点为x0,
则h(x)在(0,x0)上递增,在(x0,1)上递减.又∵h(1)=0,∴h(x0)>0.
又∵h(e-a)=-e-2a+(2-a)e-a+a-ea+lne-a<0,
∴h(x)在(0,1)内有唯一一个零点x',
当x∈(0,x')时,h(x)<0,当x∈(x',1)时,h(x)>0.
从而F(x)在(0,x')递减,在(x',1)递增,与在区间(0,1]上是单调函数矛盾.
∴a>2不合题意.
综合(1)(2)得,a≤2. …(15分)
点评:
本题考点: 利用导数研究曲线上某点切线方程;函数的单调性与导数的关系.
考点点评: 考查学生利用导数研究函数的单调能力,函数单调性的判定,以及导数的运算,试题具有一定的综合性.