问题 解答题

定义函数F(x,y)=(1+x)y,x,y∈(0,+∞).

(1)令函数f(x)=F[1,log2(x3-3x)]的图象为曲线C1求与直线4x+15y-3=0垂直的曲线C1的切线方程;

(2)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(x0∈(1,4))处有斜率为-8的切线,求实数a的取值范围;

(3)当x,y∈N*,且x<y时,证明F(x,y)>F(y,x).

答案

(1)f(x)=F[1,log2(x3-3x)]=(1+1)log2(x3-3x)=x3-3x,

log2(x3-3x)>0,得x3-3x>1.又f′(x)=3x2-3=

15
4
,由f′(x)=0,得x=±
3
2

∵x3-3x>1,∴x=-

3
2
.又f(-
3
2
)=
9
8
,∴切点为(-
3
2
9
8
).

∴存在与直线4x+15y-3=0垂直的切线,其方程为y-

9
8
=
15
4
(x+
3
2
),即15x-4y+27=0.

(2)g(x)=[1,log2(x3+ax2+bx+1)]=x3+ax2+bx+1.

log2(x3+ax2+bx+1)>0,得x3+ax2+bx>0,

由g′(x)=3x2+2ax+b=-8,得b=-3x2-2ax-8,

x3+ax2+bx=x3+ax2+x(-3x2-2ax-8)=-2x3-ax2-8x>0在(1,4)上有解,

∴2x2+ax+8<0在(1,4)上有解,即a<-2x-

8
x
在(1,4)上有解,∴a<(-2x-
8
x
)max
(1<x<4),

而-2x-

8
x
=-(2x+
8
x
)≤-2
2x•
8
x
=-8,当且仅当x=2时取等号,∴a<-8.

故实数a的取值范围为(-∞,-8).

证明:(3)F(x,y)>F(y,x)⇔(1+x)y>(1+y)x⇔yln(1+x)>xln(1+y)⇔

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

令h(x)=

ln(1+x)
x
,则h′(x)=
x
1+x
-ln(1+x)
x2
,当x≥2时,
x
1+x
<1<ln(1+x)

∴h′(x)<0,h(x)单调递减.

∴当2≤x<y时,h(x)>h(y),又当x=1且y=2时,h(1)=ln2

1
2
ln3=h(2).

故当x,y∈N*,且x<y时,h(x)>h(y),即F(x,y)>F(y,x).

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