已知函数f(x)=ax+blnx+c(a,b,c是常数)在x=e处的切线方程为(e-1)x+ey-e=0,且f(1)=0.(Ⅰ)求常数a,b,c的值;(Ⅱ)若函数g(x)=x2+mf(x)(m∈R)在区间(1,3)内不是单调函数,求实数m的取值范围.

问题描述:

已知函数f(x)=ax+blnx+c(a,b,c是常数)在x=e处的切线方程为(e-1)x+ey-e=0,且f(1)=0.
(Ⅰ)求常数a,b,c的值;
(Ⅱ)若函数g(x)=x2+mf(x)(m∈R)在区间(1,3)内不是单调函数,求实数m的取值范围.

(Ⅰ)由题设知,f(x)的定义域为(0,+∞),f(x)=a+

b
x

∵f(x)在x=e处的切线方程为(e-1)x+ey-e=0,
f(e)=−
e−1
e
,且f(e)=2-e,即a+
b
e
=−
e−1
e
,且ae+b+c=2-e,
又f(1)=a+c=0,解得a=-1,b=1,c=1…(5分)
(Ⅱ)由(Ⅰ)知f(x)=-x+lnx+1(x>0)
∴g(x)=x2+mf(x)=x2-mx+mlnx+m(x>0)
g(x)=2x−m+
m
x
1
x
(2x2−mx+m)(x>0)
…(7分)
令d(x)=2x2-mx+m(x>0).
(ⅰ)当函数g(x)在(1,3)内有一个极值时,g′(x)=0在(1,3)内有且仅有一个根,
即d(x)=2x2-mx+m=0在(1,3)内有且仅有一个根,
又∵d(1)=2>0,当d(3)=0,即m=9时,d(x)=2x2-mx+m=0在(1,3)内有且仅有一个根x=
3
2
,当d(3)≠0时,应有d(3)<0,即2×32-3m+m<0,解得m>9,
∴m≥9.
(ⅱ)当函数g(x)在(1,3)内有两个极值时,g′(x)=0在(1,3)内有两个根,
即二次函数d(x)=2x2-mx+m=0在(1,3)内有两个不等根,
所以
△=m2−4×2×m>0
d(1)=2−m+m>0
d(3)=2×32−3m+m>0
1<
m
4
<3
,解得8<m<9.
综上,实数m的取值范围是(8,+∞)…(13分)
答案解析:(Ⅰ)利用f(x)在x=e处的切线方程,可得f(e)=−
e−1
e
,且f(e)=2-e,f(1)=a+c=0,即可求常数a,b,c的值;
(Ⅱ)求导函数,令d(x)=2x2-mx+m(x>0),分类讨论,建立不等式,即可求实数m的取值范围.
考试点:利用导数研究曲线上某点切线方程;利用导数研究函数的单调性.
知识点:本题考查导数知识的运用,考查函数的极值,考查分类讨论的数学思想,考查学生的计算能力,属于中档题.