Question

（2012•太原模擬）設(shè)函數(shù)f(x)=a(x+

1

x

)+2lnx，g(x)=x2．
（1）若a=

1

2

時(shí)，直線l與函數(shù)f（x）和函數(shù)g（x）的圖象相切于同一點(diǎn)，求切線l的方程；
（2）若f（x）在[2，4]內(nèi)為單調(diào)函數(shù)，求實(shí)數(shù)a的取值范圍．
說明：請(qǐng)考生在第22、23、24三題中任選一題作答，如果多做，則按所做第一題記分．

Answer 1

分析：（1）由f（x）求出其導(dǎo)函數(shù)，把切點(diǎn)的橫坐標(biāo)代入導(dǎo)函數(shù)中即可表示出切線的斜率，兩次求出的斜率相等列出關(guān)于切點(diǎn)的橫坐標(biāo)x的方程，求出切點(diǎn)的坐標(biāo)，根據(jù)得出的切點(diǎn)坐標(biāo)，同時(shí)由f（x）求出其導(dǎo)函數(shù)，把切點(diǎn)的橫坐標(biāo)代入導(dǎo)函數(shù)中即可表示出切線的斜率，根據(jù)切點(diǎn)坐標(biāo)和切線過原點(diǎn)寫出切線方程即可．
（2）通過解f′（x），求其單調(diào)區(qū)間，轉(zhuǎn)化為恒成立問題求a的取值范圍．

解答：解：（1）若a=

1

2

時(shí)，
∵f′(x)=

1

2

(1-

1

x2

)+

2

x

=

x2+4x-1

2x2

，g'（x）=2x
因?yàn)橹本�l與函數(shù)f（x）、g（x）的圖象相切于同一點(diǎn)，
從而有：

x2+4x-1

2x2

=2x（4分）
解得x=1，x=

1

4

，（x=-1不在定義域內(nèi)，故舍去）
又f'（1）=2，f（1）=1，
f′(

1

4

)=

1

2

，f(

1

4

)=

1

16

，
g'（1）=2，g（1）=1；
g′(

1

4

)=

1

2

，g(

1

4

)=

1

16

．
①當(dāng)x=1時(shí)，則l的方程為：y=2x-1
②當(dāng)x=

1

4

時(shí)，又因?yàn)辄c(diǎn)(

1

4

，

1

16

)也在f（x）的圖象上，
所以l的方程為y=

1

2

x-

1

16

．
綜上所述直線l的方程為y=2x-1或y=

1

2

x-

1

16

．
（2）∵f′(x)=a(1-

1

x2

)+

2

x

=

ax2+2x-a

x2

，
要使f（x）在[2，4]為單調(diào)增函數(shù)，則f′（x）≥0在[2，4]恒成立，
即

ax2+2x-a

x2

≥0在[2，4]恒成立，即ax²+2x-a≥0在[2，4]恒成立，
又a（x²-1）≥-2x即a≥

2x

1-x2

=

2

1 x -x

（2≤x≤4）（8分）
設(shè)u(x)=

1

x

-x（2≤x≤4），
因?yàn)?span id="u9cshiz" class="MathJye">u′(x)=-

1

x2

-1＜0（x＞0），
所以u(píng)（x）在（0，+∞）上單調(diào)遞減．
∴當(dāng)2≤x≤4時(shí)，

2

1 x -x

∈[-

4

3

，-

8

15

]
所以要使a≥

2x

1-x2

=

2

1 x -x

（2≤x≤4），
只須當(dāng)a≥-

8

15

時(shí)即可，（10分）
同理要為f（x）單調(diào)減函數(shù)，則f′（x）≤0在[2，4]恒成立，
易得a≤-

4

3

，
綜上，f（x）在[2，4]為單調(diào)函數(shù)，
則a的取值范圍為a≤-

4

3

或a≥-

8

15

（12分）．

點(diǎn)評(píng)：對(duì)于已知函數(shù)單調(diào)性，求參數(shù)范圍問題的常見解法；設(shè)函數(shù)f（x）在（a，b）上可導(dǎo)，若f（x）在（a，b）上是增函數(shù)，則可得f′（x）≥0，從而建立了關(guān)于待求參數(shù)的不等式，同理，若f（x）在（a，b）上是減函數(shù)，，則可得f′（x）≤0．