Question

已知函数f（x）=2x²+ax，g（x）=lnx，F（x）=f（x）+g（x）．
（Ⅰ）若F（x）在x=1处取得极小值，求F（x）的极大值；
（Ⅱ）若F（x）在区间上是增函数，求实数a的取值范围；
（Ⅲ）若a=3，问是否存在与曲线y=f（x）和y=g（x）都相切的直线？若存在，判断有几条？并加以证明，若不存在，说明理由．

Answer

（Ⅰ）求出F'（x），因为函数在x=1处取得极值，即得到F'（1）=0，代入求出a与b得到函数解析式，然后讨论利用x的取值范围讨论函数的增减性，得到F（x）极大值；
（Ⅱ）对函数F（x）=2x2+ax+lnx进行求导，转化成F′（x）在（0，）上恒有f′（x）≥0，求出参数a的取值范围
（Ⅲ）对于存在性问题，可先假设存在，即假设存在，使直线m既是曲线y=f（x）的切线，又是曲线y=g（x）的切线，再利用导数的几何意义，求出曲线y=g（x）的切线和曲线y=f（x）的切线，若出现矛盾，则说明假设不成立，即不存在；否则存在．
【解析】
（Ⅰ）F（x）=f（x）+g（x）=2x2+ax+lnx，
∴，又F（x）在x=1处取得极小值
∴F'（1）=4+a+1=0，∴a=-5，F（x）=2x2-5x+lnx
∴

x 1 （1，+∞）
F'（x） + - +
F（x） ↗ 极大值 ↘ 极小值 ↗

∴F（x）的极大值为．
（Ⅱ）由F（x）在区间上是增函数得
当时，恒成立，设
则a≥h（x），又，∴h（x）在上是增函数，
∴a≥h（x）max，，即实数a的取值范围为[-5，+∞）．
（Ⅲ）当a=3时，f（x）=2x2+3x，g（x）=lnx，∴f'（x）=4x+3，．
设直线l与曲线y=f（x）和y=g（x）都相切，切点分别为A（x1，y1），B（x2，y2）
则y1=2x12+3x1，y2=lnx2
∴l：y-（2x12+3x1）=（4x1+3）（x-x1），即y=（4x1+3）x-2x12
又l过点B（x2，y2）且f'（x）=g'（x），∴y2=（4x1+3）x2-2x12且
∴lnx2=（4x1+3）x2-2x12，∴-ln（4x1+3）=1-2x12
方程2x12-ln（4x1+3）-1=0有根，设φ（x）=2x2-ln（4x+3）-1，
则
当时，φ'（x）＜0，φ（x）是减函数，
当时，φ'（x）＞0，φ（x）是增函数，
∴．
又当且x趋向于时，φ（x）趋向于+∞，
∴，
∴φ（x）在区间、上各有一个根．
∴与曲线y=f（x）和y=g（x）都相切的直线存在，有2条．