已知函數(shù)f(x)=ln(x+
3
2
)+
2
x
,g(x)=
1
x2-1
+a;
(1)求函數(shù)f(x)的單調(diào)區(qū)間;
(2)若方程g(x)=ln(x2+1)有4個不同的實根,求a的范圍?
(3)是否存在正數(shù)b,使得關(guān)于x的方程f(x)=blnx有兩個不相等的實根?如果存在,求b滿足的條件,如果不存在,說明理由.
考點:利用導(dǎo)數(shù)研究函數(shù)的單調(diào)性,利用導(dǎo)數(shù)研究函數(shù)的極值
專題:綜合題,導(dǎo)數(shù)的綜合應(yīng)用
分析:(1)先求函數(shù)的定義域,然后在定義域內(nèi)解不等式f′(x)>0,f′(x)<0可得單調(diào)區(qū)間;
(2)令h(x)=ln(x2+1)-
1
x2-1
,利用導(dǎo)數(shù)可判斷函數(shù)h(x)的單調(diào)性及圖象的變化趨勢,由圖象可得a的范圍;
(3)假設(shè)存在正數(shù)b,使得方程f(x)=blnx存在兩個不相等的實根x1 x2 ,則
ln(x1+
3
2
)+
2
x1
=blnx1…(1)
ln(x2+
3
2
)+
2
x2
=blnx2…(2)
,由(1)問結(jié)論可判斷x1>1,x2>1,不妨設(shè)x2>x1>1,由(1)(2)可得
ln(x1+
3
2
)+
2
x1
lnx1
=
ln(x2+
3
2
)+
2
x2
lnx2
,容易證明函數(shù)y=ln(1+
3
2x
)+
2
x
在(1,+∞)恒大于0且為減函數(shù),由此可得矛盾,得到結(jié)論;
解答: 解:(1)f(x)定義域是(-
3
2
,0)∪(0,+∞),求導(dǎo)得f′(x)=
(x+1)(x-3)
x2(x+
3
2
)
,
由f′(x)>0得,-
3
2
<x<-1或x>3;由f′(x)<0得-1<x<0或0<x<3.
∴f(x)的增區(qū)間是(-
3
2
,-1),(3,+∞)
;減區(qū)間是(-1,0),(0,3)函數(shù)f(x);
(2)令h(x)=ln(x2+1)-
1
x2-1

求導(dǎo)得h′(x)=2x[
1
x2+1
+
1
(x2-1)2
],
里面有一個零點x=0和兩個斷點x=±1,
∴得到函數(shù)在區(qū)間(0,1),(1,+∞)單調(diào)增;在區(qū)間(-∞,-1),(-1,0)單調(diào)減.
當x從負半軸方向趨近于-1時,h(x)→-∞,
當x從正半軸方向趨近于-1時,h(x)→+∞,
而且x→-∞時,h(x)→+∞
而且可以很容易得到h(x)=h(-x),∴函數(shù)為偶函數(shù),且h(0)=1,
另半邊的圖象由關(guān)于y軸對稱就可以得到了,所以g(x)=ln(x2+1)有4個不同的實根,
結(jié)合圖象得到a>h(0)=1;
(3)結(jié)論:這樣的正數(shù)b不存在.
假設(shè)存在正數(shù)b,使得方程f(x)=blnx存在兩個不相等的實根x1 x2 ,則
ln(x1+
3
2
)+
2
x1
=blnx1…(1)
ln(x2+
3
2
)+
2
x2
=blnx2…(2)
,
根據(jù)定義域知道x1 x2 都是正數(shù),
根據(jù)第(1)問知道,當x>0時,函數(shù)的最小值fmin(x)=f(3)=(ln
9
2
)+
2
3
0 

f(x1)=ln(x1+
3
2
)+
2
x1
0 
,f(x2)=ln(x2+
3
2
)+
2
x2
0 
,
∵b>0,等式兩邊同號,∴l(xiāng)nx1>0,lnx2>0,∴x1>1,x2>1,
不妨設(shè)x2>x1>1,
由(1)(2)可得
ln(x1+
3
2
)+
2
x1
lnx1
=
ln(x2+
3
2
)+
2
x2
lnx2
,
ln(x1+
3
2
)+
2
x1
lnx1
-1=
ln(x2+
3
2
)+
2
x2
lnx2
-1
,
ln(1+
3
2x1
)+
2
x1
lnx1
=
ln(1+
3
2x2
)+
2
x2
lnx2
…(*)
,
容易證明函數(shù)y=ln(1+
3
2x
)+
2
x
在(1,+∞)恒大于0且為減函數(shù),
ln(1+
3
2x1
)+
2
x1
ln(1+
3
2x2
)+
2
x2
=
lnx1
lnx2
左邊大于1,右邊小于1,
∴(*)方程顯然不成立,
∴原假設(shè):存在正數(shù)b,使得方程f(x)=blnx存在兩個不相等的實根x1 x2 錯誤,
∴不存在正數(shù)b,使得關(guān)于x的方程f(x)=blnx有兩個不相等的實根.
點評:該題考查利用導(dǎo)數(shù)研究函數(shù)的單調(diào)性、方程的根等內(nèi)容,考查數(shù)形結(jié)合思想,考查學(xué)生綜合運用所學(xué)知識分析問題解決問題的能力.
練習(xí)冊系列答案
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1
-1
 
2
4

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α1
、
α2

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2an-1
an
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nan+1
2
≤S2n<nan-
1
2
成立.

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2x
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1
3
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2
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1
a+1
+
1
b+1
+
1
c+1
|
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