Question

設(shè)f（x）是定義在區(qū)間（1，+∞）上的函數(shù)，其導(dǎo)函數(shù)為f′（x）．如果存在實(shí)數(shù)a和函數(shù)h（x），其中h（x）對(duì)任意的x∈（1，+∞）都有h（x）＞0，使得f′（x）=h（x）（x²-ax+1），則稱函數(shù)f（x）具有性質(zhì)P（a），設(shè)函數(shù)f（x）=lnx+

b+2

x+1

(x＞1)，其中b為實(shí)數(shù)．
（1）①求證：函數(shù)f（x）具有性質(zhì)P（b）；
②求函數(shù)f（x）的單調(diào)區(qū)間．
（2）已知函數(shù)g（x）具有性質(zhì)P（2），給定x₁，x₂∈（1，+∞），x₁＜x₂，設(shè)m為實(shí)數(shù)，α=mx₁+（1-m）x₂，β=（1-m）x₁+mx₂，α＞1，β＞1，若|g（α）-g（β）|＜|g（x₁）-g（x₂）|，求m的取值范圍．

Answer 1

分析：（1）①先求出函數(shù)f（x）的導(dǎo)函數(shù)f′（x），然后將其配湊成f′（x）=h（x）（x²-bx+1）這種形式，再說(shuō)明h（x）對(duì)任意的x∈（1，+∞）都有h（x）＞0，即可證明函數(shù)f（x）具有性質(zhì)P（b）；
②根據(jù)第一問(wèn)令φ（x）=x²-bx+1，討論對(duì)稱軸與2的大小，當(dāng)b≤2時(shí)，對(duì)于x＞1，φ（x）＞0，所以f′（x）＞0，可得f（x）在區(qū)間（1，+∞）上單調(diào)性，當(dāng)b＞2時(shí)，φ（x）圖象開(kāi)口向上，對(duì)稱軸x=

b

2

＞1，可求出方程φ（x）=0的兩根，判定兩根的范圍，從而確定φ（x）的符號(hào)，得到f′（x）的符號(hào)，最終求出單調(diào)區(qū)間．
（2）先對(duì)函數(shù)g（x）求導(dǎo)，再m分m≤0，m≥1，0＜m＜1進(jìn)行，同時(shí)運(yùn)用函數(shù)的單調(diào)性即可得到．

解答：解：（1）①f′（x）=

1

x

-

b+2

(x+1)2

=

1

x(x+1)2

(x2-bx+1)
∵x＞1時(shí)，h(x)=

1

x(x+1)2

＞0恒成立，
∴函數(shù)f（x）具有性質(zhì)P（b）；
②當(dāng)b≤2時(shí)，對(duì)于x＞1，φ（x）=x²-bx+1≥x²-2x+1=（x-1）²＞0
所以f′（x）＞0，故此時(shí)f（x）在區(qū)間（1，+∞）上遞增；
當(dāng)b＞2時(shí)，φ（x）圖象開(kāi)口向上，對(duì)稱軸x=

b

2

＞1，
方程φ（x）=0的兩根為：

b+ b2-4

2

，

b- b2-4

2

，而

b+ b2-4

2

＞1，

b- b2-4

2

=

2

b+ b2-4

∈(0，1)
當(dāng)x∈(1，

b+ b2-4

2

)時(shí)，φ（x）＜0，f′（x）＜0，
故此時(shí)f（x）在區(qū)間(1，

b+ b2-4

2

)上遞減；
同理得：f（x）在區(qū)間[

b+ b2-4

2

，+∞)上遞增．
綜上所述，當(dāng)b≤2時(shí)，f（x）在區(qū)間（1，+∞）上遞增；
當(dāng)b＞2時(shí)，f（x）在(1，

b+ b2-4

2

)上遞減；f（x）在[

b+ b2-4

2

，+∞)上遞增．
（2）由題設(shè)知：g（x）的導(dǎo)函數(shù)g′（x）=h（x）（x²-2x+1），其中函數(shù)h（x）＞0對(duì)于任意的x∈（1，+∞）都成立，所以，
當(dāng)x＞1時(shí)，g′（x）=h（x）（x-1）²＞0，
從而g（x）在區(qū)間（1，+∞）上單調(diào)遞增．
①當(dāng)m∈（0，1）時(shí)，有α=mx₁+（1-m）x₂＞mx₁+（1-m）x₁=x₁，α＜mx₂+（1-m）x₂=x₂，得
α∈（x₁，x₂），同理可得β∈（x₁，x₂），
所以由g（x）的單調(diào)性質(zhì)g（α），g（β）∈（g（x₁），g（x₂）），
從而有|g（α）-g（β）|＜|g（x₁）-g（x₂）|，符合題設(shè)；
②當(dāng)m≤0時(shí)，α=mx₁+（1-m）x₂≥mx₂+（1-m）x₂=x₂，β=mx₂+（1-m）x₁≤mx₁+（1-m）x₁=x₁，
于是由α＞1，β＞1及g（x）的單調(diào)性知g（β）≤g（x₁）＜g（x₂）≤g（α），所以|g（α）-g（β）|≥|g（x₁）-g（x₂）|，與題設(shè)不符．
③當(dāng)m≥1時(shí)，同理可得α≤x₁，β≥x₂，進(jìn)而得|g（α）-g（β）|≥|g（x₁）-g（x₂）|，與題設(shè)不符
因此，綜合①、②、③得所求的m的取值范圍為（0，1）．

點(diǎn)評(píng)：本題主要考查函數(shù)的概念、性質(zhì)、圖象及導(dǎo)數(shù)等基礎(chǔ)知識(shí)，考查靈活運(yùn)用數(shù)形結(jié)合、分類討論的思想方法進(jìn)行探索、分析與解決問(wèn)題的綜合能力．