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已知函數f(x)=lnx,g(x)=x2+mx+(m<0),直線l與函數f(x)、g(x)的圖象都相切,且與函數f(x)的圖象的切點的橫坐標為1.
(Ⅰ)求直線l的方程及m的值;
(Ⅱ)若h(x)=f(x+1)-g′(x)(其中g′(x)是g(x)的導函數),求函數h(x)的最大值;
(Ⅲ)當0<b<a時,比較:a+2af(a+b)與b+2af(2a)的大小.
【答案】分析:(Ⅰ)根據直線l與函數f(x)的圖象切點的橫坐標為1,得到切點P(1,0),再求出斜率k=f′(1),用點斜式方程可求直線l的方程.再設直線l與函數y=g(x)圖象切點為Q(x,x-1),根據兩曲線的公共點和導數的幾何意義聯列方程組,解之可得m的值;
(Ⅱ)由(I)的結果,得h(x)=ln(x+1)-x+2,通過求導數、討論h′(x)的符號,得到函數h(x)在區間(-1,0)上是增函數,在區間(0,+∞)上是減函數,從而得出函數h(x)的最大值是h(0)=2;
(III)先作差:[a+2af(a+b)]-[b+2af(2a)]=a-b+2aln(),然后記a-b=t,(t>0),得a=b+t,將所得的差化為以b和t為單位的式子,再記,F(s)=ln(1+s)-s,通過討論其單調性得ln(1+s)<s,最后將此不等式還原為以b和t為單位的式子,運用不等式的性質進行放縮,可得a-b+2aln()<0,最終得到a+2af(a+b)<b+2af(2a).
解答:解:(Ⅰ)∵直線l與函數f(x)的圖象相切,且切點的橫坐標為1.
∴切點坐標為P(1,ln1),即P(1,0)
求得f′(x)=,所以切線斜率為k=f′(1)=1
∴直線l的方程為y=x-1
又∵直線l與函數y=g(x)的圖象相切,設切點為Q(x,x-1)
⇒m=-2或4
∵m<0∴x=-2
故所求直線方程為y=x-1,m的值是-2
(Ⅱ)由(I)得g′(x)=x-2
∴h(x)=f(x+1)-g′(x)=ln(x+1)-x+2
求導:h′(x)= (x>-1)
當x∈(-1,0)時,h′(x)>0,函數h(x)是增函數;
當x∈(0,+∞)時,h′(x)<0,函數h(x)是減函數
∴函數h(x)在x=0時有極大值,并且這個極大值是最大值
故函數h(x)的最大值為h(0)=2;
(Ⅲ)為了比較:a+2af(a+b)與b+2af(2a)的大小,進行作差:
[a+2af(a+b)]-[b+2af(2a)]=a-b+2a[f(a+b)-f(2a)]=a-b+2aln(
∵0<b<a
∴設a-b=t,(t>0),得a=b+t
可得a-b+2aln()=t+2(b+t)ln[]
再記,(-1<s<0),
F(s)=ln(1+s)-s⇒F′(s)=>0
∴F(s)在(-1,0)是增函數,F(s)<F(0)=0
∴t+2(b+t)ln[]<t+2(b+t)=t-t=0
即a-b+2aln()<0
∴a+2af(a+b)<b+2af(2a)
點評:本題考查了利用導數研究曲線上某點切線方程、導數在最大值、最小值問題中的應用以及不等式與函數相綜合等知識點,屬于難題.解題時應該注意轉化化歸思想與不等式放縮等技巧的運用.
練習冊系列答案
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6
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