问题 解答题
已知函数f(x)=x+
t
x
(t>0)
,过点P(1,0)作曲线y=f(x)的两条切线PM,PN,切点分别为M,N.
(1)当t=2时,求函数f(x)的单调递增区间;
(2)设|MN|=g(t),试求函数g(t)的表达式;
(3)在(2)的条件下,若对任意的正整数n,在区间[2,n+
64
n
]
内,总存在m+1个数a1,a2,…,am,am+1,使得不等式g(a1)+g(a2)+…+g(am)<g(am+1)成立,求m的最大值.
答案

(1)当t=2时,f(x)=x+

2
x
f′(x)=1-
2
x2
=
x2-2
x2
>0
解得x>
2
,或x<-
2

∴函数f(x)有单调递增区间为(-∞,

2
),(
2
,+∞)

(2)设M、N两点的横坐标分别为x1、x2

f′(x)=1-

t
x2
,∴切线PM的方程为:y-(x1+
t
x1
)=(1-
t
x21
)(x-x1)

又∵切线PM过点P(1,0),∴有0-(x1+

t
x1
)=(1-
t
x21
)(1-x1).

即x12+2tx1-t=0.(1)

同理,由切线PN也过点(1,0),得x22+2tx2-t=0.(2)

由(1)、(2),可得x1,x2是方程x2+2tx-t=0的两根,

x1+x2=-2t
x1x2=-t.
  (*)

|MN|=

(x1-x2)2+(x1+
t
x1
-x2-
t
x2
)
2
=
(x1-x2)2[1+(1-
t
x1x2
)
2
]
[(x1+x2)2-4x1x2][1+(1-
t
x1x2
)
2
]

把(*)式代入,得|MN|=

20t2+20t

因此,函数g(t)的表达式为g(t)=

20t2+20t
(t>0)

(3)易知g(t)在区间[2,n+

64
n
]上为增函数,

∴g(2)≤g(ai)(i=1,2,,m+1).

则m•g(2)≤g(a1)+g(a2)++g(am).

∵g(a1)+g(a2)++g(am)<g(am+1)对一切正整数n成立,

∴不等式m•g(2)<g(n+

64
n
)对一切的正整数n恒成立m
20×22+20×2
20(n+
64
n
)
2
+20(n+
64
n
)

即m<

1
6
[(n+
64
n
)
2
+(n+
64
n
)]
对一切的正整数n恒成立

n+

64
n
≥16,

1
6
[(n+
64
n
)
2
+(n+
64
n
)]
1
6
[162+16]
=
136
3

m<

136
3
.

由于m为正整数,∴m≤6.又当m=6时,存在a1=a2═am=2,am+1=16,对所有的n满足条件.

因此,m的最大值为6.

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