考點(diǎn):利用導(dǎo)數(shù)求閉區(qū)間上函數(shù)的最值,利用導(dǎo)數(shù)研究函數(shù)的單調(diào)性
專題:計(jì)算題,證明題,函數(shù)的性質(zhì)及應(yīng)用,導(dǎo)數(shù)的綜合應(yīng)用
分析:(1)求導(dǎo)f′(x)=a(lnx+1)+
,g′(x)=2bx+4;從而可得b+4-5=0,a+2=2b+4;從而求參數(shù)的值;
(2)要使得當(dāng)x≠1時(shí),曲線y=f(x)恒在曲線y=g(x)的下方,只證f(x)<g(x)(x≠1),不妨設(shè)F(x)=f(x)-g(x),從而求導(dǎo)F′(x)=4lnx+
-2x-4=4lnx+
-2x;從而化為恒成立問題,再轉(zhuǎn)化為最值問題.(3)由題意知,k>0,2x+1>0;故不等式(2k+1)f(x)≤(2x+1)g(x)可轉(zhuǎn)化為2(2k+1)lnx≤x
2+4x-5,從而構(gòu)造函數(shù)H(x)=2(2k+1)lnx-x
2-4x+5,討論求實(shí)數(shù)k的取值范圍.
解答:
解:(1)∵f′(x)=a(lnx+1)+
,g′(x)=2bx+4;
∴f′(1)=a+2,g′(1)=2b+4;
又∵曲線y=f(x)與曲線y=g(x)在點(diǎn)(1,0)處有相同的切線,
∴f(1)=0=g(1)=b+4-5,f′(1)=g′(1);
即b+4-5=0,a+2=2b+4;
從而解得,b=1,a=4;
(2)證明:要使得當(dāng)x≠1時(shí),曲線y=f(x)恒在曲線y=g(x)的下方,
即需證f(x)<g(x)(x≠1),
不妨設(shè)F(x)=f(x)-g(x),
則F(x)=(4x+2)lnx-x
2-4x+5;
∴F′(x)=4lnx+
-2x-4=4lnx+
-2x;
令G(x)=F′(x),
∴G′(x)=
-
-2≤0恒成立,
∴F′(x)在(0,+∞)上單調(diào)遞減,
又∵F′(1)=0,
∴當(dāng)x∈(0,1)時(shí),F(xiàn)′(x)>0,當(dāng)x∈(1,+∞)時(shí),F(xiàn)′(x)<0;
∴F(x)在(0,1)上單調(diào)遞增,在(1,+∞)上單調(diào)遞減,
即當(dāng)x=1時(shí),F(xiàn)(x)取得最大值F(1)=0.
∴當(dāng)x≠1時(shí),F(xiàn)(x)<F(1)=0,即f(x)<g(x);
∴當(dāng)x≠1時(shí),曲線y=f(x)恒在曲線y=g(x)的下方;
(3)由題意知,k>0,2x+1>0;
∴不等式(2k+1)f(x)≤(2x+1)g(x)可轉(zhuǎn)化為2(2k+1)lnx≤x
2+4x-5,
構(gòu)造函數(shù)H(x)=2(2k+1)lnx-x
2-4x+5,
∴H′(x)=
,
在二次函數(shù)y=-2x
2-4x+4k+2中,開口向下,對稱軸為x=-1;
且過定點(diǎn)(0,4k+2);
解-2x
2-4x+4k+2=0得,x=-1-
(舍去);x=-1+
;
①當(dāng)-1+
<k時(shí),即k<-1(舍去)或k>1;
②當(dāng)-1+
=k時(shí),k=1;經(jīng)檢驗(yàn)成立;
③當(dāng)-1+
>k時(shí),0<k<1,
當(dāng)x∈(0,k)時(shí),H′(x)>0,
∴H(x)在(0,k]時(shí)取得最大值記為H
2(k)=2(2k+1)lnk-k
2-4k+5,
由(2)可知,H
2(k)的圖象與F(x)的圖象相同,
∴0<k<1時(shí),H
2(k)<H
2(1)=0,原不等式恒成立;
綜上所述,實(shí)數(shù)k的取值范圍是(0,1].
點(diǎn)評:本題考查了導(dǎo)數(shù)的綜合應(yīng)用及恒成立問題,同時(shí)考查了分類討論的思想應(yīng)用,屬于難題.