(12分)设函数 f(x)=x^ 2 +a ln (1+x…——2009 高考数学第 22 题答案解析

2009_旧全国 II 卷 (2009·理)

2009 全国 第 22 题 解答题 区分题
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22.(12分)设函数 $f(x)=x^{2}+a \ln (1+x)$ 有两个极值点 $x_{1} , x_{2}$ ,且 $x_{1}(II)证明: $\mathrm{f}\left(\mathrm{x}_{2}\right)>\frac{1-2 \ln 2}{4}$ .

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【考点】6B:利用导数研究函数的单调性;6D:利用导数研究函数的极值;R6 :不等式的证明.

【专题】11:计算题;14:证明题;16:压轴题.
【分析】①先确定函数的定义域然后求导数 $f^{\prime}(x)$ ,令 $g(x)=2 x^{2}+2 x+a$ ,由题意知 $x_{1} , x_{2}$ 是方程 $g(x)=0$ 的两个均大于 -1 的不相等的实根,建立不等关系解之即可,在函数的定义域内解不等式 $f^{\prime}(x)>0$ 和 $f^{\prime}(x)<0$ ,求出单调区间;
②$x_{2}$ 是方程 $g(x)=0$ 的根,将 $a$ 用 $x_{2}$ 表示,消去 $a$ 得到关于 $x_{2}$ 的函数,研究函数的单调性求出函数的最大值,即可证得不等式.

【解答】解:①$f^{\prime}(x)=2 x+\frac{a}{1+x}=\frac{2 x^{2}+2 x+a}{1+x}(x>-1)$
令 $g(x)=2 x^{2}+2 x+a$ ,其对称轴为 $x=-\frac{1}{2}$ .
由题意知 $x_{1} , x_{2}$ 是方程 $g(x)=0$ 的两个均大于 -1 的不相等的实根,
其充要条件为 $\left\{\begin{array}{l}\Delta=4-8 a>0 \\ g(-1)=a>0\end{array}\right.$ ,得 $0①当 $x \in\left(-1, x_{1}\right)$ 时,$f^{\prime}(x)>0, \therefore f(x)$ 在 $\left(-1, x_{1}\right)$ 内为增函数;

②当 $x \in\left(x_{1}, x_{2}\right)$ 时,$f^{\prime}(x)<0, \therefore f(x)$ 在 $\left(x_{1}, x_{2}\right)$ 内为减函数;
③当 $x \in\left(x_{2},+\infty\right)$ 时,$f^{\prime}(x)>0, \therefore f(x)$ 在( $x_{2},+\infty$ )内为增函数;
(II)由(I) $\mathrm{g}(0)=\mathrm{a}>0, \therefore-\frac{1}{2}<\mathrm{x}_{2}<0, \mathrm{a}=-\left(2 \mathrm{x}^{2}{ }_{2}+2 \mathrm{x}_{2}\right)$
$\therefore \mathrm{f}\left(\mathrm{x}_{2}\right)=\mathrm{x}_{2}{ }^{2}+\mathrm{a} \ln \left(1+\mathrm{x}_{2}\right)=\mathrm{x}_{2}{ }^{2}-\left(2 \mathrm{x}^{2}{ }_{2}+2 \mathrm{x}_{2}\right) \ln \left(1+\mathrm{x}_{2}\right)$
设 $h(x)=x^{2}-\left(2 x^{2}+2 x\right) \ln (1+x),\left(-\frac{1}{2}则 $h^{\prime}(x)=2 x-2(2 x+1) \ln (1+x)-2 x=-2(2 x+1) \ln (1+x)$
当 $x \in\left(-\frac{1}{2}, 0\right)$ 时,$h^{\prime}(x)>0, \therefore h(x)$ 在 $\left[-\frac{1}{2}, 0\right)$ 单调递增,
当 $x \in\left(-\frac{1}{2}, 0\right)$ 时,$h(x)>h\left(-\frac{1}{2}\right)=\frac{1-2 l n 2}{4}$
故 $\mathrm{f}\left(\mathrm{x}_{2}\right)=\mathrm{h}\left(\mathrm{x}_{2}\right)>\frac{1-2 \mathrm{In} 2}{4}$ .
【点评】本题主要考查了利用导数研究函数的单调性,以及利用导数研究函数的极值等有关知识,属于中档题.

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