已知函数f(x)=x2+alnx的图象在点P(1,f(1))处的切线斜率为10.

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  • 解题思路:解法一:(Ⅰ)对函数f(x)求导,根据导数的几何意义可求f(x)的图象在点P(1,f(1))处的切线斜率k,结合已知可求a

    (Ⅱ)令F(x)=f(x)-2x=x2-2x+8lnx,利用函数的导数,判断函数F(x)在(0,+∞)上的单调性,结合F(1)=-1<0,F(2)=8ln2>0,可证

    (Ⅲ)由导数的几何意义可求曲线y=f(x)在点A处的切线方程

    y=(2t+

    8

    t

    )x−

    t

    2

    +8lnt−8

    (x>0),构造函数h(x)=x2+8lnx-

    [(2t+

    8

    t

    )x−

    t

    2

    +8lnt−8]

    =x2+8lnx-

    (2t+

    8

    t

    )x+

    t

    2

    −8lnt+8

    (x>0),对h(x)求导,通过讨论t的取值范围来判断h′(x)的符号,进而可判断h(x)在(0,+∞)上的单调性,即可判断

    解法二:(Ⅰ)(Ⅱ)同解法一;

    (Ⅲ)由导数的几何意义可求曲线y=f(x)在点A处的切线方程

    y=(2t+

    8

    t

    )x−

    t

    2

    +8lnt−8

    (x>0),构造函数h(x)=x2+8lnx-

    [(2t+

    8

    t

    )x−

    t

    2

    +8lnt−8]

    =x2+8lnx-

    (2t+

    8

    t

    )x+

    t

    2

    −8lnt+8

    (x>0),对h(x)求导,若存在这样的点A(t,f(t)),使得曲线y=f(x)在该点附近的左、右两部分都位于曲线在该点处切线的两侧,则问题等价于t不是极值点,二次函数的性质可求

    解法一:(Ⅰ)因为f(x)=x2+alnx,所以f′(x)=2x+

    a

    x,

    函数f(x)的图象在点P(1,f(1))处的切线斜率k=f'(1)=2+a.

    由2+a=10得:a=8.…(4分)

    (Ⅱ)由(Ⅰ)知,f(x)=x2+8lnx,令F(x)=f(x)-2x=x2-2x+8lnx.

    因为F(1)=-1<0,F(2)=8ln2>0,所以F(x)=0在(0,+∞)至少有一个根.

    又因为F′(x)=2x−2+

    8

    x≥2

    16−2=6>0,所以F(x)在(0,+∞)上递增,

    所以函数F(x)在(0,+∞)上有且只有一个零点,即方程f(x)=2x有且只有一

    个实根. …(7分)

    (Ⅲ)证明如下:

    由f(x)=x2+8lnx,f′(x)=2x+

    8

    x,可求得曲线y=f(x)在点A处的切

    线方程为y−(t2+8lnt)=(2t+

    8

    t)(x−t),

    即y=(2t+

    8

    t)x−t2+8lnt−8(x>0).…(8分)

    记h(x)=x2+8lnx-[(2t+

    8

    t)x−t2+8lnt−8]=x2+8lnx-(2t+

    8

    t)x+t2−8lnt+8(x>0),

    则h′(x)=2x+

    8

    x−(2t+

    8

    t)=

    2(x−t)(x−

    4

    t)

    x.…(11分)

    (1)当t=

    4

    t,即t=2时,h′(x)=

    2(x−2)2

    x≥0对一切x∈(0.+∞)成立,

    所以h(x)在(0,+∞)上递增.

    又h(t)=0,所以当x∈(0,2)时h(x)<0,当x∈(2,+∞)时h(x)>0,

    即存在点A(2,4+8ln2),使得曲线在点A附近的左、右两部分分别位于曲线

    在该点处切线的两侧. …(12分)

    (2)当t>

    4

    t,即t>2时,x∈(0,

    4

    t)时,h'(x)>0;x∈(

    4

    t,t)时,h'(x)<0;x∈(t,+∞)时,h'(x)>0.

    故h(x)在(

    4

    t,t)上单调递减,在(t,+∞)上单调递增.

    又h(t)=0,所以当x∈(

    4

    t,t)时,h(x)>0;当x∈(t,+∞)时,h(x)>0,

    即曲线在点A(t,f(t))附近的左、右两部分都位于曲线在该点处切线的

    同侧.…(13分)

    (3)当t<

    4

    t,即0<t<2时,x∈(0,t)时,h'(x)>0;x∈(t,

    4

    t)时,h'(x)<0;x∈(

    4

    t,+∞)时,h'(x)>0.

    故h(x)在(0,t)上单调递增,在(t,

    4

    t)上单调递减.

    又h(t)=0,所以当x∈(0,t)时,h(x)<0;当x∈(t,

    4

    t)时,h(x)<0,

    即曲线在点A(t,f(t))附近的左、右两部分都位于曲线在该点处切线的同侧.

    综上,存在唯一点A(2,4+8ln2)使得曲线在点A附近的左、右两部分分别

    位于曲线在该点处切线的两侧. …(14分)

    解法二:(Ⅰ)(Ⅱ)同解法一;

    (Ⅲ)证明如下:

    由f(x)=x2+8lnx,f′(x)=2x+

    8

    x,可求得曲线y=f(x)在点A处的切

    线方程为y−(t2+8lnt)=(2t+

    8

    t)(x−t),

    即y=(2t+

    8

    t)x−t2+8lnt−8(x>0). …(8分)

    记h(x)=x2+8lnx-[(2t+

    8

    t)x−t2+8lnt−8]=x2+8lnx-(2t+

    8

    t)x+t2−8lnt+8(x>0),

    则h′(x)=2x+

    8

    x−(2t+

    8

    t)=

    2(x−t)(x−

    4

    t)

    x.…(11分)

    若存在这样的点A(t,f(t)),使得曲线y=f(x)在该点附近的左、右两部分都

    位于曲线在该点处切线的两侧,则问题等价于t不是极值点,

    由二次函数的性质知,当且仅当t=

    4

    t,即t=2时,t不是极值点,即h'(x)≥0.

    所以h(x)在(0,+∞)上递增.

    又h(t)=0,所以当x∈(0,2)时,h(x)<0;当x∈(2,+∞)时,h(x)>0,

    即存在唯一点A(2,4+8ln2),使得曲线在点A附近的左、右两部分分别

    位于曲线在该点处切线的两侧.…(14分)

    点评:

    本题考点: 利用导数研究曲线上某点切线方程;根的存在性及根的个数判断.

    考点点评: 本题主要考查函数、导数等基础知识,考查推理论证能力、运算求解能力,函数与方程思想、数形结合思想、考查化归与转化思想.