1585

1585

f(x)=ln⁡x−x2.

  1. y=ax 是 f(x) 的切线, 求 a 的值;
  2. g(x)=f(|x|)−ax.
    1. a=1 时, g(x) 有两个极值点 x1,x2, 求 x12+x22;
    2. g(x) 在 x0 处有一条切线 l, 且 g(x) 上所有点都在 l 下方 (除 x=x0 外), 求 x0 范围.
解

  1. 假设切点为 (x0,f(x0)), 则切线方程为 y−(ln⁡x0−x02)=(1x0−2x0)(x−x0), 常数项 x02+ln⁡x0−1=0. 而左边明显是关于 x0 的增函数, 只有 x0=1. 所以 a=1x0−2x0=−1.
    1. 首先写出 g(x) 的表达式 g(x)={ln⁡x−x2−ax,x>0,ln⁡(−x)−x2−ax,x<0, 从而 g′(x)=1x−2x−a,x∈(−∞,0)∪(0,+∞). 当 a=1, g(x) 有两个极值点, 则 g′(x) 有至少两个零点. 事实上也确实只有 −1,12 这两个零点. 容易验证它们确实是 g(x) 的极值点, 所以 x12+x22=54.
    2. 由题意 l:y−g(x0)=g′(x0)(x−x0), 从而 y=g(x0)+g′(x0)(x−x0)≥g(x), 整理得 xx0−ln⁡|xx0|−1+(x−x0)2>0. 如果 xx0>0, 上式显然是成立的. 因此只需要考虑 xx0<0 的情况: h(x)=xx0−ln⁡(−xx0)−1+(x−x0)2>0. 不妨设 x0>0 (因为如果 x0<0, 把 x,x0 都取相反数, 得到一样的不等式), 则此时 h(x) 定义域是 (−∞,0). 求导得 h′(x)=1x0−1x+2(x−x0)=(x−x0)(1x0x+2), 所以只有零点 −12x0, 它也是 h(x) 的极小值点. 因此只需要 h(−12x0)=x02−14x02−ln⁡12x02>0. 这明显是关于 x02 的增函数, 解集是 x02>12.
      对于 x0<0, 因为对称性也可以得到相同的解集, 所以最后 x0∈(−∞,−22)∪(22,+∞).