Question

已知函數(shù)f（x）=ln（x+1），g（x）=x²+bx+1（b為常數(shù)），h（x）=f（x）-g（x）．
（1）若存在過原點(diǎn)的直線與函數(shù)f（x）、g（x）的圖象相切，求實(shí)數(shù)b的值；
（2）當(dāng)b=-2時(shí)，?x₁、x₂∈[0，1]使得h（x₁）-h（x₂）≥M成立，求M的最大值；
（3）若函數(shù)h（x）的圖象與x軸有兩個(gè)不同的交點(diǎn)A（x₁，0）、B（x₂，0），且0＜x₁＜x₂，求證：h′（

x1+x2

2

）＜0．

Answer 1

考點(diǎn)：利用導(dǎo)數(shù)研究曲線上某點(diǎn)切線方程,利用導(dǎo)數(shù)求閉區(qū)間上函數(shù)的最值

專題：導(dǎo)數(shù)的綜合應(yīng)用

分析：（1）求出函數(shù)f（x）=ln（x+1）在點(diǎn)（0，f （0））處的切線方程為y=x，然后和函數(shù)g（x）聯(lián)立，化為關(guān)于x的一元二次方程后利用判別式等于0求得實(shí)數(shù)b的值；
（2）把b=-2代入h（x），利用導(dǎo)數(shù)求得其最大和最小值，把，?x₁、x₂∈[0，1]使得h（x₁）-h（x₂）≥M成立轉(zhuǎn)化為求h（x）的最大和最小值求得答案；
（3）由h（x）的圖象與x軸交于兩個(gè)不同的點(diǎn)A（x₁，0）、B（x₂，0），可得方程ln（x+1）-x²-bx-1=0的兩個(gè)根，得到

ln(x1+1)- x 2 1 -bx1-1=0 ln(x2+1)- x 2 2 -bx2-1=0

，兩式作差后把問題轉(zhuǎn)化為證

2

x1+x2+2

-

ln(x1+1)-ln(x2+1)

x1-x2

＜0，即證

2(x2-x1)

x1+x2+2

+ln

x1+1

x2+1

＜0，令t=

x1+1

x2+1

(0＜t＜1)，轉(zhuǎn)化為u(t)=

2-2t

1+t

+lnt＜0在（0，1）上恒成立，然后利用導(dǎo)數(shù)加以證明．

解答： 解（1）：由f（x）=ln（x+1），得f′(x)=

1

x+1

，f′（0）=1，
又f（0）=0，
∴f （x）在點(diǎn)（0，f （0））處的切線方程為y=x．
由

y=x y=x2+bx+1

得：x²+（b-1）x+1=0，
∵y=x與函數(shù)g（x）的圖象相切，
∴△=（b-1）²-4=0，解得：b=-1或b=3；

（2）當(dāng)b=-2時(shí)，h（x）=ln（x+1）-x²+2x-1，
h′(x)=

1

x+1

-2x+2=

3-2x2

x+1

，
當(dāng)x∈[0，1]時(shí)，h'（x）＜0，∴h （x）在[0，1]上單調(diào)遞增，
∴h（x）_max=h（1）=ln2，h（x）_min=h（0）=-1．
∴[h（x₁）-h（x₂）]_max=h（x）_max-h（x）_min=1+ln2．
∵?x₁、x₂∈[0，1]使得h （x₁）-h （x₂）≥M成立，
∴M的最大值是1+ln2；

（3）∵h(yuǎn)（x）的圖象與x軸交于兩個(gè)不同的點(diǎn)A（x₁，0）、B（x₂，0），
∴方程ln（x+1）-x²-bx-1=0的兩個(gè)根為x₁、x₂，
故

ln(x1+1)- x 2 1 -bx1-1=0 ln(x2+1)- x 2 2 -bx2-1=0

，
兩式相減得：b=

ln(x1+1)-ln(x2+1)

x1-x2

-(x1+x2)，
∵h′(x)=

1

x+1

-2x-b，
∴h′(

x1+x2

2

)=

2

x1+x2+2

-(x1+x2)-b=

2

x1+x2+2

-

ln(x1+1)-ln(x2+1)

x1-x2

，
要證：h′(

x1+x2

2

)＜0，即證

2

x1+x2+2

-

ln(x1+1)-ln(x2+1)

x1-x2

＜0，
也就是證：

2(x2-x1)

x1+x2+2

+ln

x1+1

x2+1

＜0．
令t=

x1+1

x2+1

(0＜t＜1)，則u(t)=

2-2t

1+t

+lnt＜0在（0，1）上恒成立，
∵u′(t)=

-2(t+1)-2(1-t)

(t+1)2

+

1

t

=

(t-1)2

t(t+1)2

，
又0＜t＜1，∴u'（t）＞0．
因此u（t）在（0，1）上是增函數(shù)，則u （t）＜u （1）=0，即

2(x2-x1)

x1+x2+2

+ln

x1+1

x2+1

＜0．
故

2

x1+x2+2

-

ln(x1+1)-ln(x2+1)

x1-x2

＜0，
即h′(

x1+x2

2

)＜0成立．

點(diǎn)評：本題考查了利用導(dǎo)數(shù)研究過曲線上某點(diǎn)處的切線方程，考查了利用導(dǎo)數(shù)求函數(shù)的最值，解答此題的關(guān)鍵是數(shù)學(xué)轉(zhuǎn)化思想方法的運(yùn)用，是高考試卷中的壓軸題．