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已知函数f(x)=(m+1m)lnx+1x-x,当m=2时,求f的极大值;试讨论f在区间上的单调性;当

题文

已知函数f(x)=(m+1m)lnx+1x-x,(其中常数m>0)
(1)当m=2时,求f(x)的极大值;
(2)试讨论f(x)在区间(0,1)上的单调性;
(3)当m∈[3,+∞)时,曲线y=f(x)上总存在相异两点P(x1,f(x1))、Q(x2,f(x2)),使得曲线y=f(x)在点P、Q处的切线互相平行,求x1+x2的取值范围. 题型:未知 难度:其他题型

答案

(1)当m=2时,f(x)=52lnx+1x-x
f′(x)=52x-1x2-1=-(x-2)(2x-1)2x2(x>0)
令f'(x)<0,可得0<x<12或x>2;令f'(x)>0,可得12<x<2,
∴f(x)在(0,  12)和(2,+∞)上单调递减,在(12,  2)单调递减             
故f(x)极大=f(2)=52ln2-32
(2)f′(x)=m+1mx-1x2-1=-x2-(m+1m)x+1x2=-(x-m)(x-1m)x2(x>0,m>0)
①当0<m<1时,则1m>1,故x∈(0,m)∪(1m,  1)时,f′(x)<0;x∈(m,1m)时,f'(x)>0
此时f(x)在(0,m),(1m,  1)上单调递减,在(m,1m)单调递增;           
②当m=1时,则1m=1,故x∈(0,1),有f′(x)=-(x-1)2x2<0恒成立,
此时f(x)在(0,1)上单调递减;                  
③当m>1时,则0<1m<1,
故x∈(0,  1m)∪(m,1)时,f'(x)<0;x∈(1m,  m)时,f'(x)>0
此时f(x)在(0,  1m),(m,1)上单调递减,在(1m,  m)单调递增       
(3)由题意,可得f′(x1)=f′(x2)(x1,x2>0,且x1≠x2
即 m+1mx1-1x12-1=m+1mx2-1x22-1⇒x1+x2=(m+1m)x1x2
∵x1≠x2,由不等式性质可得x1x2<(x1+x22)2恒成立,又x1,x2,m>0
∴x1+x2<(m+1m)(x1+x22)2⇒x1+x2>4m+1m对m∈[3,+∞)恒成立      
令g(m)=m+1m (m≥3),则g′(m)=1-1m2=(m+1)(m-1)m2>0对m∈[3,+∞)恒成立
∴g(m)在[3,+∞)上单调递增,∴g(m)≥g(3)=103
故4m+1m≤4g(3)=65
从而“x1+x2>4m+1m对m∈[3,+∞)恒成立”等价于“x1+x2>4g(3)=65”
∴x1+x2的取值范围为(65,  +∞)

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解析

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考点

据考高分专家说,试题“已知函数f(x)=(m+1m)lnx+1.....”主要考查你对 [函数的奇偶性、周期性 ]考点的理解。 函数的奇偶性、周期性

函数的奇偶性定义:

偶函数:一般地,如果对于函数f(x)的定义域内任意一个x,都有f(-x)=f(x),则称函数f(x)为偶函数。
奇函数:一般地,如果对于函数f(x)的定义域内任意一个x,都有f(-x)=-f(x),那么函数f(x)是奇函数。 
 
函数的周期性

(1)定义:若T为非零常数,对于定义域内的任一x,使f(x+T)=f(x)恒成立,则f(x)叫做周期函数,T叫做这个函数的一个周期。
周期函数定义域必是无界的。
(2)若T是周期,则k·T(k≠0,k∈Z)也是周期,所有周期中最小的正数叫最小正周期。一般所说的周期是指函数的最小正周期。
周期函数并非都有最小正周期,如常函数f(x)=C。

奇函数与偶函数性质:

(1)奇函数与偶函数的图像的对称性:奇函数的图像关于原点对称,偶函数的图像关于y轴对称。
(3)在公共定义域内,①两个奇函数的和是奇函数,两个奇函数的积是偶函数; ②两个偶函数的和、积是偶函数; ③一个奇函数,一个偶函数的积是奇函数。

注:定义域在数轴上关于原点对称是函数f(x)为奇函数或偶函数的必要但不充分条件.

1、函数是奇函数或偶函数的前提定义域必须关于原点对称;定义域在数轴上关于原点对称是函数f(x)为奇函数或偶函数的必要但不充分条件.

2、函数的周期性    令a , b 均不为零,若: 
(1)函数y = f(x) 存在 f(x)=f(x + a) ==> 函数最小正周期 T=|a| 
(2)函数y = f(x) 存在f(a + x) = f(b + x) ==> 函数最小正周期 T=|b-a| 
(3)函数y = f(x) 存在 f(x) = -f(x + a) ==> 函数最小正周期 T=|2a| 
(4)函数y = f(x) 存在 f(x + a) =
已知函数f(x)=(m+1m)lnx+1x-x,当m=2时,求f的极大值;试讨论f在区间上的单调性;当
  ==> 函数最小正周期 T=|2a| 
(5)函数y = f(x) 存在 f(x + a) = 
已知函数f(x)=(m+1m)lnx+1x-x,当m=2时,求f的极大值;试讨论f在区间上的单调性;当
  ==> 函数最小正周期 T=|4a|

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