已知函数f(x)=lnx,g(x)=12ax2+bx.
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解题思路:(1)将a、b的值代入,可得

h(x)=lnx−

1

4

x

2

1

2

x

,求出其导数,再在区间(0,+∞)上讨论导数的正负,可以得出函数h(x)单调区间;

(2)先求函数h(x)的解析式,因为函数h(x)存在单调递减区间,所以不等式h'(x)<0有解,通过讨论a的正负,得出h′(x)<0有解,即可得出a的取值范围;

(3)首先设点P、Q的坐标是(x1,y1),(x2,y2),0<x1<x2,然后通过导数公式以及导数的几何意义,分别求出曲线C1在点M处的切线斜率k1和曲线C2在点N处的切线斜率k2,因为两条切线平行,所以k1=k2,解关于x1,x2,a,b的方程,整理成

ln

x

2

x

1

2(

x

2

x

1

−1)

1+

x

2

x

1

,再令

t=

x

2

x

1

,转化为关于t的函数讨论问题,根据其单调性得出

lnt>

2(t−1)

1+t

.这与①矛盾,因此假设不成立.可得C1在点M处的切线与C2在点N处的切线不平行.

(1)当a=b=

1

2时,h(x)=lnx−

1

4x2−

1

2x

则h′(x)=

1

x−

1

2x−

1

2=−

x2+x−2

2x=−

(x+2)(x−1)

2x,

∵h(x)的定义域为(0,+∞),令h'(x)=0,得x=1

∴当0<x<1时,h'(x)>0,h(x)在(0,1)上是单调递增;

当x>1时,h'(x)<0,h(x)在(1,+∞)上是单调递减;

所以,函数h(x)=f(x)-g(x)的单调递增区间为(0,1);单调递减区间为(1,+∞).

(2)b=2时,h(x)=lnx−

1

2ax2−2x

则h′(x)=

1

x−ax−2=−

ax2+2x−1

x

因为函数h(x)存在单调递减区间,

所以h′(x)<0有解.

即当x>0时,则ax2+2x-1>0在(0,+∞)上有解.

①当a=0时,y=2x-1为单调递增的一次函数,y=2x-1>0在(0,+∞)总有解.

②当a>0时,y=ax2+2x-1为开口向上的抛物线,y=ax2+2x-1>0在(0,+∞)总有解.

③当a<0时,y=ax2+2x-1为开口向下的抛物线,而y=ax2+2x-1>0在(0,+∞)总有解,

则△=4+4a>0,且方程y=ax2+2x-1=0至少有一个正根,

此时,-1<a<0

综上所述,a的取值范围为(-1,+∞)

(3)证:设点P、Q的坐标是(x1,y1),(x2,y2),0<x1<x2

则点M,N的横坐标为x=

x1+x2

2

C1点在M处的切线斜率为k1=

1

x|x=

x1+x2

2=

2

x1+x2,

C2点N处的切线斜率为k2=ax+b|x=

x1+x2

2=

a(x1+x2)

2+b

假设C1点M处的切线与C2在点N处的切线平行,则k1=k2

即[2

x1+x2=

a(x1+x2)/2+b,则

2(x2−x1)

x1+x2=

a

2(

x22−

x21)+b(x2−x1)=

a

2(

x22+bx2)−(

a

2

x21+bx1)=y2−y1=lnx2−lnx1

∴ln

x2

x1=

2(

x2

x1−1)

1+

x2

x1].

设t=

x2

x1,则lnt=

2(t−1)

1+t,t>1①

令F(t)=lnt−

2(t−1)

1+t,t>1.则F′(t)=

1

t−

4

(t+1)2=

(t−1)2

t(t+1)2

因为t>1时,F'(t)>0,

所以F(t)在[1,+∞)上单调递增.

故F(t)>F(1)=0

则lnt>

2(t−1)

1+t.这与①矛盾,假设不成立.

故C1在点M处的切线与C2在点N处的切线不平行.

点评:

本题考点: 利用导数研究函数的单调性;利用导数研究曲线上某点切线方程.

考点点评: 本题考查了利用导数研究函数的单调性、导数的几何意义,函数与方程的讨论等,属于难题.