问题 解答题

定义y=log(1+x)F(x,y),x、y∈(0,+∞),

(Ⅰ)令函数f(x)=F(x,2)-3x,过坐标原点O作曲线C:y=f(x)的切线l,切点为P(n,t)(n>0),设曲线C与l及y轴围成图形的面积为S,求S的值.

(Ⅱ)令函数g(x)=F(x,2)+alnx,讨论函数g(x)是否有极值,如果有,说明是极大值还是极小值.

(Ⅲ)证明:当x,y∈N*且x<y时,F(x,y)>F(y,x).

答案

(I)∵y=log(1+x)F(x,y),x、y∈(0,+∞),

∴f(x)=x2-x+1,x∈(0,+∞),∴A(0,1),f′(x)=2x-1

∵过坐标原点O作曲线C:y=f(x)的切线l,切点为P(n,t)(n>0),

t=n2-n+1
t
n
=2n-1

∴P(1,1),∴切线l的方程为y=x,

S=

10
(x2-x+1)dx=
1
3

(II)∵g(x)=(1+x)2+alnx,x∈(0,+∞)

g′(x)=

2x2+2x+a
x

①△=4-8a≤0,即a≥

1
2
时,g′(x)≥0,

∴g(x)在(0,+∞)上单调递增,从而没有极值;

②当△=4-8a>0即a<

1
2
时,方程2x2+2x+a=0有二个不等实根x1=
-1-
1-2a
2
x2=
-1+
1-2a
2
g′(x)=
2x2+2x+a
x
=
2(x-x1)(x-x2)
x

0≤a<

1
2
,则x1<0,x2≤0,g'(x)>0,

∴g(x)在(0,+∞)上单调递增,从而没有极值;

若a<0,则x1<0,x2>0,函数在(0,x2)上,g'(x)<0,单调递减,在(x2,+)上,g'(x)>0,单调递增

∴x=x2,g(x)有极小值,没有极大值;

(III)证明:令h(x)=

ln(1+x)
x
,x≥1,则h′(x)=
x
1+x
-ln(1+x)
x2

令p(x)=

x
1+x
-ln(1+x),x>0,则p′(x)=
-x
(1+x)2
<0

∴p(x)在(0,+∞)上单调递减

∴x>0时,p(x)<p(0)=0

∴x≥1时,h′(x)<0

∴h(x)在[1,+∞)上单调递减

∴1≤x<y时,

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

∴yln(1+x)>xln(1+y)

∴(1+x)y>(1+y)x

∴F(x,y)>F(y,x).

名词解释
单项选择题