设f(x)是定义在区间(1,+∞)上的函数,其导函数为f′(x).如果存在实数a和函数h(x),其中h(x)对任意的x∈

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  • 解题思路:(1)①先求出函数f(x)的导函数f′(x),然后将其配凑成f′(x)=h(x)(x2-bx+1)这种形式,再说明h(x)对任意的x∈(1,+∞)都有h(x)>0,即可证明函数f(x)具有性质P(b);

    ②根据第一问令φ(x)=x2-bx+1,讨论对称轴与2的大小,当b≤2时,对于x>1,φ(x)>0,所以f′(x)>0,可得f(x)在区间(1,+∞)上单调性,当b>2时,φ(x)图象开口向上,对称轴

    x=

    b

    2

    >1

    ,可求出方程φ(x)=0的两根,判定两根的范围,从而确定φ(x)的符号,得到f′(x)的符号,最终求出单调区间.

    (2)先对函数g(x)求导,再m分m≤0,m≥1,0<m<1进行,同时运用函数的单调性即可得到.

    (1)①f′(x)=

    1

    x−

    b+2

    (x+1)2=

    1

    x(x+1)2(x2−bx+1)

    ∵x>1时,h(x)=

    1

    x(x+1)2>0恒成立,

    ∴函数f(x)具有性质P(b);

    ②当b≤2时,对于x>1,φ(x)=x2-bx+1≥x2-2x+1=(x-1)2>0

    所以f′(x)>0,故此时f(x)在区间(1,+∞)上递增;

    当b>2时,φ(x)图象开口向上,对称轴x=

    b

    2>1,

    方程φ(x)=0的两根为:

    b+

    b2−4

    2,

    b−

    b2−4

    2,而

    b+

    b2−4

    2>1,

    b−

    b2−4

    2=

    2

    b+

    b2−4∈(0,1)

    当x∈(1,

    b+

    b2−4

    2)时,φ(x)<0,f′(x)<0,

    故此时f(x)在区间(1,

    b+

    b2−4

    2)上递减;

    同理得:f(x)在区间[

    b+

    b2−4

    2,+∞)上递增.

    综上所述,当b≤2时,f(x)在区间(1,+∞)上递增;

    当b>2时,f(x)在(1,

    b+

    b2−4

    2)上递减;f(x)在[

    b+

    b2−4

    2,+∞)上递增.

    (2)由题设知:g(x)的导函数g′(x)=h(x)(x2-2x+1),其中函数h(x)>0对于任意的x∈(1,+∞)都成立,所以,

    当x>1时,g′(x)=h(x)(x-1)2>0,

    从而g(x)在区间(1,+∞)上单调递增.

    ①当m∈(0,1)时,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)的单调性质g(α),g(β)∈(g(x1),g(x2)),

    从而有|g(α)-g(β)|<|g(x1)-g(x2)|,符合题设;

    ②当m≤0时,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)的单调性知g(β)≤g(x1)<g(x2)≤g(α),所以|g(α)-g(β)|≥|g(x1)-g(x2)|,与题设不符.

    ③当m≥1时,同理可得α≤x1,β≥x2,进而得|g(α)-g(β)|≥|g(x1)-g(x2)|,与题设不符

    因此,综合①、②、③得所求的m的取值范围为(0,1).

    点评:

    本题考点: 利用导数研究函数的单调性.

    考点点评: 本题主要考查函数的概念、性质、图象及导数等基础知识,考查灵活运用数形结合、分类讨论的思想方法进行探索、分析与解决问题的综合能力.