问答题(2022年浙江省

设函数f(x)=e/2x+ln⁡x (x>0).

(1)求f(x)的单调区间;

(2)已知a,b∈R,曲线y=f(x)上不同的三点(x1,f(x1 )),(x2,f(x2 )),(x_3,f(x_3 ))处的切线都经过点(a,b).证明:

(ⅰ)若a>e,则0<b-f(a)<1/2 (a/e-1);

(ⅱ)若0<a<e,x1<x2<x_3,则2/e+(e-a)/(6e2 )<1/x1 +1/x_3 <2/a-(e-a)/(6e2 ).

(注:e=2.71828⋯是自然对数的底数)

答案解析

(1)f' (x)=-e/(2x2 )+1/x=(2x-e)/(2x2 ),当0<x<e/2,f' (x)<0;当x>e/2,f' (x)>0,故f(x)的减区间为(0,e/2),f(x)的增区间为(e/2,+∞).(2)(ⅰ)因为过(a,b)有三条不同的切线,设切点为(xi,f(xi )),i=1,2,3,故f(xi )-b=f' (xi )(xi-a),故方程f(x)-b=f' (x)(x-a)有3个不同的根,该方程可整理为(1/x-e/(2x2 ))(x-a)-e/2x-ln⁡x+b=0,设g(x)=(1/x-e/(2x2 ))(x-a)-e/2x-ln⁡x+b,则g' (x)=1/x-e/(2x2 )+(-1/x2 +e/x3 )(x-a)-1/x+e/(2x2 )=-1/x3 (x-e)(x-a),当0<x<e或x>a时,g' (x)<0;当e<x<a时,g' (x)>0,故g(x)在(0,e),(a,+∞)上为减函数,在(e,a)上为增函数,因为g(x)有3个不同的零点,故g(e)<0且g(a)>0,故(1/e-e/(2 e 2 ))(e-a)-e/2e-ln⁡e+b<0且(1/a-e/(2a2 ))(a-a)-e/2a-ln⁡a+b>0,整理得到:b<a/2e +1且b>e/2a+ln⁡a=f(a),此时b-f(a)-1/2 (a/e-1)<a/2e+1-(e/2a+ln⁡a )-a/2e+1/2=3/2-e/2a-ln⁡a,设u(a)=3/2-e/2a-ln⁡a,则u' (a)=(e-2 a)/(2a2 )<0,故u(a)为(e,+∞)上的减函数,故u(a)<3/2-e/2e-ln⁡e=0,故0<b-f(a)<1/2 (a/e-1) (ⅱ)当0<a<e时,同(ⅰ)中讨论可得:故g(x)在(0,a),(e,+∞)上为减函数,在(a,e)上为增函数,不妨设x1<x2<x3,则0<x1<a<x2<e<x3,因为g(x)有3个不同的零点,故g(a)<0且g(e)>0,故(1/e-e/(2 e 2 ))(e-a)-e/2e-ln⁡e+b>0且(1/a-e/(2a2 ))(a-a)-e/2a-ln⁡a+b<0,整理得到:a/2e +1<b<a/2e +ln⁡a,因为x1<x2<x3,故0<x1<a<x2<e<x3,又g(x)=1-(a+e)/x+ea/(2x2 )-ln⁡x+b,设t=e/x,a/e=m∈(0,1),则方程1-(a+e)/x+ea/(2x2 )-ln⁡x+b=0即为:...

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