问题 解答题

已知函数f(x)=aln(1+ex)-(a+1)x,(其中a>0),点A(x1,f(x1)),B(x2,f(x2)),C(x3,f(x3))从左到右依次是函数y=f(x)图象上三点,且2x2=x1+x3

(Ⅰ)证明:函数f(x)在(-∞,+∞)上是减函数;

(Ⅱ)求证:△ABC是钝角三角形;

(Ⅲ)试问△ABC能否是等腰三角形?若能,求△ABC面积的最大值;若不能,请说明理由.

答案

(Ⅰ)∵f(x)=aln(1+ex)-(a+1)x,∴f′(x)=

aex
1+ex
-(a+1)=
-(a+1)-ex
1+ex
<0恒成立,

所以函数f(x)在(-∞,+∞)上是单调减函数.(3分)

(Ⅱ)证明:据题意A(x1,f(x1)),B(x2,f(x2)),C(x3,f(x3))且x1<x2<x3

由(Ⅰ)知f(x1)>f(x2)>f(x3),x2=

x1+x3
2
(4分)

可得A(x1,f(x1)),B(x2,f(x2)),C(x3,f(x3))三点不共线

(反证法:否则2ex2=ex1+ex3≥2

ex1+x3
=2ex2,得x1=x3

BA
=(x1-x2,f(x1)-f(x2)),
BC
=(x3-x2,f(x3)-f(x2)

BA
BC
=(x1-x2)(x3-x2)+[f(x1)-f(x2)][f(x3)-f(x2)](6分)

∵x1-x2<0,x3-x2>0,f(x1)-f(x2)>0,f(x3)-f(x2)<0,∴

BA
BC
<0,∴∠B∈(
π
2
,π)

即△ABC是钝角三角形(8分)

(Ⅲ)假设△ABC为等腰三角形,则只能是|

BA
|=|
BC
|

即:(x1-x22+[f(x1)-f(x2)]2=(x3-x22+[f(x3)-f(x2)]2∵x2-x1=x3-x2∴[f(x1)-f(x2)]2=[f(x3)-f(x2)]2

即2f(x2)=f(x1)+f(x3⇔2aln(1+ex2)-2(a+1)x2=a[ln(1+ex1)(1+ex3)-(a+1)(x1+x3)⇔2aln(1+ex2)-2(a+1)x2=a[ln(1+ex1)(1+ex3)-2(a+1)x2⇔2ln(1+ex2)=ln(1+ex1)(1+ex3)⇔(1+ex2)2=(1+ex1)(1+ex3)⇔e2x2+2ex2=ex1+x3+ex1+ex3⇔2ex2=ex1+ex3①(11分)

而事实上,ex1+ex3≥2

ex1+x3
=2ex2

由于ex1ex3,故(2)式等号不成立.这与(1)式矛盾.

所以△ABC不可能为等腰三角形.(13分)

单项选择题
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