Question

（2013•梅州二模）已知函數(shù)f（x）=

lnx

x

的圖象為曲線C，函數(shù)g（x）=

1

2

ax+b的圖象為直線l．
（1）當(dāng)a=2，b=-3時，求F（x）=f（x）-g（x）的最大值；
（2）設(shè)直線l與曲線C的交點(diǎn)的橫坐標(biāo)分別為x₁，x₂，且x₁≠x₂，求證：（x₁+x₂）g（x₁+x₂）＞2．

Answer 1

分析：（1）由a=2，b=-3，知F′(x)=

1-lnx

x2

-1=

1-lnx-x2

x2

=0⇒x=1，x∈（0，1），F(xiàn)'（x）＞0，F(xiàn)'（x）單調(diào)遞增，x∈（1，+∞），F(xiàn)'（x）＜0，F(xiàn)'（x）單調(diào)遞減，由此能求出F（x）=f（x）-g（x）的最大值．
（2）設(shè)x₁＜x₂，要證（x₁+x₂）g（x₁+x₂）＞2，只需證(x1+x 2)[

1

2

a(x1+x2)+b]＞2，由此入手，能夠證明（x₁+x₂）g（x₁+x₂）＞2．

解答：解：（1）∵a=2，b=-3∴F(x)=

lnx

x

-x+3，
F′(x)=

1-lnx

x2

-1=

1-lnx-x2

x2

=0⇒x=1，
x∈（0，1），F(xiàn)'（x）＞0，F(xiàn)'（x）單調(diào)遞增，
x∈（1，+∞），F(xiàn)'（x）＜0，F(xiàn)'（x）單調(diào)遞減，
∴F（x）_max=F（1）=2
（2）不妨設(shè)x₁＜x₂，要證（x₁+x₂）g（x₁+x₂）＞2，只需證(x1+x 2)[

1

2

a(x1+x2)+b]＞2，

1

2

a(x1+x2)+b＞

2

x1+x2

⇒

1

2

a(

x

2 2

-

x

2 1

)+b(x2-x1)＞

2(x2-x1)

x1+x2

，

1

2

a

x

2 2

+bx2-(

1

2

a

x

2 1

+bx1)＞

2(x2-x1)

x1+x2

，
∵

lnx1

x1

=

1

2

ax1+b，

lnx2

x2

=

1

2

ax2+b，
∴lnx2-lnx1＞

2(x2-x1)

x2+x1

，即 ln

x2

x1

＞

2(x2-x1)

x2+x1

，∴(x2+x1)ln

x2

x1

＞2(x2-x1)，
令H(x)=(x+x1)ln

x

x1

-2(x-x1)，x∈（x₁，+∞）．只需證H(x)=(x+x1)ln

x

x1

-2(x-x1)＞0=H(x1)，
H′(x)=ln

x

x1

+

x1

x

-1，令 G(x)=ln

x

x1

+

x1

x

-1，則 G′(x)=

x-x1

x2

＞0，G（x）在x∈（x₁，+∞）單調(diào)遞增．
G（x）＞G（x₁）=0，∴H′（x）＞0，∴H（x）在x∈（x₁，+∞）單調(diào)遞增．H（x）＞H（x₁）=0，
H（x）=（x+x₁）ln

x

x1

-2（x-x₁）＞0，∴（x₁+x₂）g（x₁+x₂）＞2．

點(diǎn)評：本題考查導(dǎo)數(shù)在最大值、最小值問題中的應(yīng)用，考查運(yùn)算求解能力，推理論證能力；考查化歸與轉(zhuǎn)化思想．對數(shù)學(xué)思維的要求比較高，有一定的探索性．綜合性強(qiáng)，難度大，是高考的重點(diǎn)．解題時要認(rèn)真審題，仔細(xì)解答．