Question

已知函數(shù)（a∈R且a≠0）．
（Ⅰ）求函數(shù)f（x）的單調(diào)區(qū)間；
（Ⅱ） 記函數(shù)y=F（x）的圖象為曲線C．設(shè)點(diǎn)A（x₁，y₁），B（x₂，y₂）是曲線C上的不同兩點(diǎn)，如果在曲線C上存在點(diǎn)M（x，y），使得：①；②曲線C在M處的切線平行于直線AB，則稱函數(shù)F（x）存在“中值相依切線”．
試問：函數(shù)f（x）是否存在“中值相依切線”，請說明理由．

Answer 1

【答案】分析：（I）根據(jù)對數(shù)函數(shù)的定義求得函數(shù)的定義域，再根據(jù)f（x）的解析式求出f（x）的導(dǎo)函數(shù)，然后分別令導(dǎo)函數(shù)大于0和小于0得到關(guān)于x的不等式，求出不等式的解集即可得到相應(yīng)的x的范圍即分別為函數(shù)的遞增和遞減區(qū)間；
（II）假設(shè)函數(shù)f（x）的圖象上存在兩點(diǎn)A（x₁，y₁），B（x₂，y₂），使得AB存在“中值相依切線”，根據(jù)斜率公式求出直線AB的斜率，利用導(dǎo)數(shù)的幾何意義求出直線AB的斜率，它們相等，再通過構(gòu)造函數(shù)，利用導(dǎo)數(shù)研究函數(shù)的單調(diào)性和最值即可證明結(jié)論．
解答：解：（Ⅰ）函數(shù)f（x）的定義域是（0，+∞）．…（1分）
由已知得，．…（2分）
（1）當(dāng)a＞0時，令f'（x）＞0，解得0＜x＜1； 令f'（x）＜0，解得x＞1．
所以函數(shù)f（x）在（0，1）上單調(diào)遞增，在（1，+∞）上單調(diào)遞減．…（3分）
（2）當(dāng)a＜0時，
①當(dāng)時，即a＜-1時，令f'（x）＞0，解得或x＞1；
令f'（x）＜0，解得．
所以，函數(shù)f（x）在和（1，+∞）上單調(diào)遞增，在上單調(diào)遞減；…（4分）
②當(dāng)時，即a=-1時，顯然，函數(shù)f（x）在（0，+∞）上單調(diào)遞增； …（5分）
③當(dāng)時，即-1＜a＜0時，令f'（x）＞0，解得0＜x＜1或；
令f'（x）＜0，解得．
所以，函數(shù)f（x）在（0，1）和上單調(diào)遞增，在上單調(diào)遞減．…（6分）
綜上所述，（1）當(dāng)a＞0時，函數(shù)f（x）在（0，1）上單調(diào)遞增，在（1，+∞）上單調(diào)遞減；
（2）當(dāng)a＜-1時，函數(shù)f（x）在和（1，+∞）上單調(diào)遞增，在上單調(diào)遞減；
（3）當(dāng)a=-1時，函數(shù)f（x）在（0，+∞）上單調(diào)遞增；
（4）當(dāng)-1＜a＜0時，函數(shù)f（x）在（0，1）和上單調(diào)遞增，在上單調(diào)遞減．…（7分） 
（Ⅱ）假設(shè)函數(shù)f（x）存在“中值相依切線”．
設(shè)A（x₁，y₁），B（x₂，y₂）是曲線y=f（x）上的不同兩點(diǎn)，且0＜x₁＜x₂，
則，．
=
=…（8分）
曲線在點(diǎn)M（x，y）處的切線斜率k=f'（x）==，…（9分）
依題意得：=．
化簡可得：=，
即==．…（11分）
設(shè)（t＞1），上式化為：，
即．…（12分）
令，=．
因?yàn)閠＞1，顯然g'（t）＞0，所以g（t）在（1，+∞）上遞增，
顯然有g(shù)（t）＞2恒成立．
所以在（1，+∞）內(nèi)不存在t，使得成立．
綜上所述，假設(shè)不成立．所以，函數(shù)f（x）不存在“中值相依切線”．…（14分）
點(diǎn)評：此題考查學(xué)生會利用導(dǎo)函數(shù)的正負(fù)求出函數(shù)的單調(diào)區(qū)間，靈活運(yùn)用中點(diǎn)坐標(biāo)公式化簡求值，掌握反證法進(jìn)行命題證明的方法，是一道綜合題，屬難題．