问题 解答题

定义F(x,y)=(1+x)y,x,y∈(0,+∞),

(Ⅰ)令函数f(x)=F(1,log2(x2-4x+9))的图象为曲线C1,曲线C1与y轴交于点A(0,m),过坐标原点O向曲线C1作切线,切点为B(n,t)(n>0),设曲线C1在点A、B之间的曲线段与线段OA、OB所围成图形的面积为S,求S的值;

(Ⅱ)令函数g(x)=F(1,log2(x3+ax2+bx+1))的图象为曲线C2,若存在实数b使得曲线C2在x0(-4<x0<-1)处有斜率为-8的切线,求实数a的取值范围;

(Ⅲ)当x,y∈N*且x<y时,证明F(x,y)>F(y,x).

答案

(Ⅰ)∵F(x,y)=(1+x)y

f(x)=F(1,log2(x2-4x+9))=2log2(x2-4x+9)=x2-4x+9

故A(0,9),…(1分)

又过坐标原点O向曲线C1作切线,切点为B(n,t) (n>0),f'(x)=2x-4.  

t=n2-4n+9
t
n
=2n-4

解得B( 3,6 ),…(2分)

S=

30
(x2-4x+9-2x)dx=(
x3
3
-3x2+9x)|03=9.       …(4分)

(Ⅱ)g(x)=F(1,log2(x3+ax2+bx+1))=x3+ax2+bx+1

设曲线C2在x0(-4<x0<-1)处有斜率为-8的切线,

又由题设log2(x3+ax2+bx+1)>0,g'(x)=3x2+2ax+b,

∴存在实数b使得

3x02+2ax0+b=-8      (1)   
-4<x0<-1              (2)
x03+ax02+bx0>0     (3)
有解,…(6分)

由(1)得b=-8-3x02-2ax0,代入(3)得-2x02-ax0-8<0,…(7分)

∴由

2x02+ax0+8>0
-4<x0<-1
有解,

得2×(-4)2+a×(-4)+8>0或2×(-1)2+a×(-1)+8>0,

∴a<10或a<10,

∴a<10.                                               …(9分)

(Ⅲ)令h(x)=

ln(1+x)
x
 , x≥1,由h′(x)=
x
1+x
-ln(1+x)
x2
,…(10分)

又令p(x)=

x
1+x
-ln(1+x),  x>0,

p′(x)=

1
(1+x)2
-
1
1+x
=
-x
(1+x)2
<0,

∵p(x)在[0,+∞)连续∴p(x)在[0,+∞)单调递减,…(12分)

∴当x>0时有,p(x)<p(0)=0,

∴当x≥1时有,h'(x)<0,

∴h(x)在[1,+∞)单调递减,…(13分)

∴1≤x<y时,有

ln(1+x)
x
ln(1+y)
y

∴yln(1+x)>xln(1+y),

∴(1+x)y>(1+y)x

∴当x,y∈N*且x<y时,F(x,y)>F(y,x).                …(14分)

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