Question

（2012•廈門模擬）已知：f(x)=x+

a+1

x

(a∈R)，g(x)=lnx．
（I）若f′（1）=2，求a的值；
（Ⅱ）已知a＞e-1，若在[1，e]（e=2.718…）上存在一點(diǎn)x₀，使得f（x₀）＜ag（x₀）成立，求a的取值范圍；
（Ⅲ）設(shè)函數(shù)g（x）的圖象C₁與函數(shù)y=

1

2

x

2

+bx的圖象C₂交于點(diǎn)A、B，過線段A、B的中點(diǎn)M作x軸的垂線分別交C₁、C₂于點(diǎn)P、Q，問是否存在點(diǎn)M使C₁在P處的切線與C₂在Q處的切線平行？若存在，求出M的橫坐標(biāo)；若不存在，請(qǐng)說明理由．

Answer 1

分析：（I）求導(dǎo)函數(shù)，利用f′（1）=2，可求a的值；
（Ⅱ）設(shè)F（x）=f（x）-ag（x）=x+

a+1

x

-alnx（x＞0），則若在[1，e]（e=2.718…）上存在一點(diǎn)x₀，使得f（x₀）＜ag（x₀）成立，等價(jià)于x∈[1，e]，F(xiàn)_min（x）＜0，由此可求a的取值范圍；
（Ⅲ）設(shè)A（x₁，y₁），B（x₂，y₂），且0＜x₁＜x₂，則P，Q的橫坐標(biāo)均為x=

x1+x2

2

，確定C₁在P處的切線斜率為k₁=

1

x

=

2

x1+x2

；C₂在Q處的切線斜率為k₂=x+b=

x1+x2

2

+b，假設(shè)C₁在P處的切線與C₂在Q處的切線平行，則k₁=k₂，由此可引出矛盾，故得解．

解答：解：（I）求導(dǎo)函數(shù)，可得f′（x）=1-

a+1

x2

∴f′（1）=1-（a+1）=2，
∴a=-2；
（Ⅱ）設(shè)F（x）=f（x）-ag（x）=x+

a+1

x

-alnx（x＞0），則若在[1，e]（e=2.718…）上存在一點(diǎn)x₀，使得f（x₀）＜ag（x₀）成立，等價(jià)于x∈[1，e]，F(xiàn)_min（x）＜0
求導(dǎo)函數(shù)可得F′（x）=

(x+1)[x-(a+1)]

x2

令F′（x）=0得x=a+1或x=-1（舍去）
∵a＞e-1，∴x=a+1＞e
∵x∈（0，a+1），F(xiàn)′（x）＜0，函數(shù)遞減
∴F（x）在[1，e]上單調(diào)遞減
∴F_min（x）=F（e）=e+

a+1

e

-a＜0
∴a＞

e2+1

e-1

∵a＞e-1，

e2+1

e-1

＞e-1，∴a＞

e2+1

e-1

∴a的取值范圍為(

e2+1

e-1

，+∞)；
（Ⅲ）設(shè)A（x₁，y₁），B（x₂，y₂），且0＜x₁＜x₂，則P，Q的橫坐標(biāo)均為x=

x1+x2

2

C₁在P處的切線斜率為k₁=

1

x

=

2

x1+x2

；C₂在Q處的切線斜率為k₂=x+b=

x1+x2

2

+b
假設(shè)C₁在P處的切線與C₂在Q處的切線平行，則k₁=k₂，即

2

x1+x2

=

x1+x2

2

+b
∴

2(x2-x1)

x1+x2

=

x22-x12

2

+b（x₂-x₁）=lnx₂-lnx₁，
∴l(xiāng)n

x2

x1

=

2(x2-x1)

x1+x2

=

2( x2 x1 -1)

1+ x2 x1

設(shè)u=

x2

x1

＞1，在lnu=

2(u-1)

1+u

（u＞1）①
設(shè)h（u）=lnu-

2(u-1)

1+u

（u＞1），則h′（u）=

(u-1)2

u(u+1)2

∵u＞1，∴h′（u）＞0
∴h（u）在[1，+∞）上單調(diào)遞增，故h（u）＞h（1）=0
∴l(xiāng)nu＞

2(u-1)

1+u

這與①矛盾，假設(shè)不成立
∴C₁在P處的切線與C₂在Q處的切線不平行．

點(diǎn)評(píng)：本題考查導(dǎo)數(shù)知識(shí)的運(yùn)用，考查函數(shù)的單調(diào)性與最值，考查學(xué)生分析解決問題的能力，難度大．