题目内容

【题目】已知函数 ,直线l:x﹣ty﹣2=0.
(1)若直线l与曲线y=f(x)有且仅有一个公共点,求公共点横坐标的值;
(2)若0<m<n,m+n≤2,求证:f(m)>f(n).

【答案】
(1)解:由 ,得f′(x)= (x>0),

当x∈(0,1)时,f'(x)<0,f(x)单调递减,x∈(1,+∞)时,f'(x)>0,f(x)单调递增,

根据直线l的方程x=ty+2,可得l恒过点(2,0),

①当t=0时,直线l:x=2垂直x轴,与曲线y=f(x)相交于一点,即交点横坐标为2;

②当t≠0时,设切点A(x0,y0),直线l可化为 ,斜率k= =f′(x0)=

又直线l和曲线y=f(x)均过点A(x0,y0),则满足

= = = = ,两边约去t后,

可得 ,化简得

解得:

综上所述,该公共点的横坐标为2和


(2)证明:①若0<m<n≤1时,由(1)可知,f(x)在(0,1)上单调递减,

∴f(m)>f(n);

②若0<m<1,n>1时,欲证f(m)>f(n),由题意m+n≤2,由(1)可知f(x)在(1,+∞)上单调递减,

只需证f(m)>f(2﹣m)对m∈(0,1)恒成立即可.

设函数φ(m)=f(m)﹣f(2﹣m),则

,则

易知x∈(0,2)时,h'(x)<0,h(x)单调递减,x∈(2,+∞)时,h'(x)>0,h(x)单调递增,

当m∈(0,1)时,有2﹣m∈(1,2),且满足2﹣m>m,故h(m)﹣h(2﹣m)>0,

,又m﹣1<0,则φ'(m)<0,

∴φ(m)在(0,1)上单调递减,有φ(m)>φ(1)=0,

即f(m)>f(2﹣m),故f(m)>f(n).

综上,f(m)>f(n).


【解析】(1)求出原函数的导函数,得到函数的单调区间,由直线方程可知直线过定点,然后分t=0和t≠0分类求解A的横坐标;(2)若0<m<n≤1时,由(1)可知,f(x)在(0,1)上单调递减,可得f(m)>f(n);若0<m<1,n>1,把证明f(m)>f(n)转化为证f(m)>f(2﹣m)对m∈(0,1)恒成立即可.构造函数φ(m)=f(m)﹣f(2﹣m),利用两次求导加以证明.
【考点精析】利用利用导数研究函数的单调性对题目进行判断即可得到答案,需要熟知一般的,函数的单调性与其导数的正负有如下关系: 在某个区间内,(1)如果,那么函数在这个区间单调递增;(2)如果,那么函数在这个区间单调递减.

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