解答题已知f(x)=lnx,(m<0),直线l与函数f(x)、g(x)的图象都相切,且与函数f(x)的图象的切点的横坐标为1.
(Ⅰ)求直线l的方程及m的值;
(Ⅱ)若h(x)=f(x+1)-g'(x),求函数h(x)的最大值;
(Ⅲ)求证:对任意正整数n,总有.
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解:(Ⅰ)依题意知直线l的斜率,
∵f(1)=0,故直线l与函数f(x)的图象的切点坐标是(1,0),
∴直线l的方程为y=x-1;
又∵直线l与g(x)的图象也相切,
∴由得x2+2(m-1)x+9=0,
令△=(m-1)2-9=0,∵m<0
∴解得m=-2;
(II)∵g'(x)=x+m=x-2,
∴h(x)=f(x+1)-g'(x)=ln(x+1)-x+2,
∴,
令h'(x)>0,解得-1<x<0,令h'(x)<0,解得x<-1(舍去)或x>0,
∴h(x)在(-1,0)上单调递增,在(0,+∞)上单调递减,
∴当x=0时,h(x)取得最大值h(0)=2;
(Ⅲ)∵由(II)知:当x>-1时,h(x)≤2,即ln(x+1)-x+2≤2,
∴当x>-1时,ln(1+x)≤x,当且仅当x=0时等号成立,
∵,故,
∴.解析分析:(Ⅰ)求出f(x)的导函数,把x=1代入导函数即可求出直线l的斜率,然后把x=1代入f(x)中求出切点的纵坐标,进而得到切点坐标,根据切点坐标和斜率写出切线的方程,把切线l的方程与g(x)解析式联立,消去y后,得到关于x的一元二次方程,由直线l与g(x)图象相切得到根的判别式等于0,列出关于m的方程,又根据m小于0,求出方程的解即可得到满足题意的m的值;(Ⅱ)求出g(x)的导函数,且求出f(x+1)的解析式,一起代入h(x)=f(x+1)-g'(x),确定出h(x)的解析式,求出h(x)的导函数,令导函数大于0求出x的范围即为函数的增区间,令导函数小于0求出x的范围即为函数的减区间,根据函数的增减性得到h(x)的最大值即可;(Ⅲ)由(Ⅱ)可知,当x大于-1时,h(x)小于等于2,把h(x)的解析式代入化简可得:当x大于-1时,ln(1+x)小于等于x,且x=0取等号,因为大于0,代入化简得,然后分别令n=1,2,…n,列举出各项得到n个不等式,左右相加后,右边利用等比数列的前n项和公式化简后,得证.点评:此题考查学生会利用导数求曲线上过某点切线方程的斜率,掌握导数在最值问题中的运用,灵活运用等比数列的前n项和公式化简求值,是一道中档题.