则当n≥2时,
,∴,
,
∵b1=1满足该式,∴bn=n. ∴不等式
,
即为令两式相减得∴
.
,则
,
,
,
由恒成立,即恒成立,
又,
故当n≤3时,单调递减;当n=3时,;
当n≥4时,单调递增;当n=4时,;
则的最小值为,所以实数m的最大值是.
点评: 本题考查了递推式的应用、等差数列与等比数列的通项公式及其前n项和公式、“错位相减法”、数列的单调性,考查了分类讨论、推理能力与计算能力,属于中档题.
20.(14分)已知函数f(x)=﹣2.
(1)求实数a,b的值; (2)设g(x)=f(x)+
是[2,+∞)上的增函数.
+ax+b的图象在点P(0,f(0))处的切线方程为y=3x
①求实数m的最大值;
②当m取最大值时,是否存在点Q,使得过点Q的直线若能与曲线y=g(x)围成两个封闭图形,则这两个封闭图形的面积总相等?若存在,求出点Q的坐标;若不存在,说明理由.
考点: 导数在最大值、最小值问题中的应用;利用导数研究函数的单调性;利用导数研究曲线上某点切线方程.
专题: 综合题;导数的综合应用.
分析: (1)求导函数,利用在点P(0,f(0))处的切线方程为y=3x﹣2,建立方程组,即可求实数a,b的值;
(2)①求导函数,利用g(x)是[2,+∞)上的增函数,可得g′(x)≥0在[2,+∞)上恒成立,进一步利用换元法,确定函数的最值,即可求得m的最大值;
②由①得g(x)=
2
,证明图象关于点Q(1,)成中心对称即可.
解答: 解:(1)求导函数可得f′(x)=x﹣2x+a ∵函数在点P(0,f(0))处的切线方程为y=3x﹣2,∴
,∴
.
(2)①由=,得g′(x)
=.
∵g(x)是[2,+∞)上的增函数,∴g′(x)≥0在[2,+∞)上恒成立, 即
在[2,+∞)上恒成立.
设(x﹣1)=t,∵x∈[2,+∞),∴t≥1,∴不等式t+2﹣≥0在[1,+∞)上恒成立 当m≤0时,不等式t+2﹣≥0在[1,+∞)上恒成立. 当m>0时,设y=t+2﹣,t∈[1,+∞) 因为y′=1+
>0,所以函数y=t+2﹣在[1,+∞)上单调递增,因此ymin=3﹣m.
2
∴ymin≥0,∴3﹣m≥0,即m≤3,又m>0,故0<m≤3.
综上,m的最大值为3. ②由①得g(x)=证明如下:∵g(x)=∴g(2﹣x)=
因此,g(x)+g(2﹣x)=.
∴函数g(x)的图象关于点Q成中心对称.
=
,其图象关于点Q(1,)成中心对称. ,
∴存在点Q(1,),使得过点Q的直线若能与函数g(x)的图象围成两个封闭图形,则这两个封闭图形的面积总相等.
点评: 本题考查导数知识的运用,考查导数的几何意义,考查函数的最值,考查图象的对称性,属于中档题.
21.(14分)已知椭圆C:
+
=1(a>b>0)的右焦点为F(1,0),且点P(1,)在椭
圆C上,O为坐标原点. (1)求椭圆C的标准方程;
(2)设过定点T(0,2)的直线l与椭圆C交于不同的两点A、B,且∠AOB为锐角,求直线l的斜率k的取值范围; (3)过椭圆C1:
+
=1上异于其顶点的任一点P,作圆O:x+y=的两条切线,切
2
2
点分别为M,N(M,N不在坐标轴上),若直线MN在x轴、y轴上的截距分别为m、n,证明:
+
为定值.
考点: 直线与圆锥曲线的综合问题;椭圆的标准方程. 专题: 圆锥曲线的定义、性质与方程.
分析: (1)由焦点坐标确定出c的值,根据椭圆的性质列出a与b的方程,再将P点坐标代入椭圆方程列出关于a与b的方程,联立求出a与b的值,确定出椭圆方程即可;
(2)设直线l方程为y=kx+2,A(x1,y1)、B(x2,y2),联立l与椭圆方程,消去y得到关于x的一元二次方程,利用韦达定理表示出x1+x2与x1x2,根据∠AOB为锐角,得到
?
>
0,即x1x2+y1y2>0,即可确定出k的范围;
(3)由题意:确定出C1的方程,设点P(x1,y1),M(x2,y2),N(x3,y3),根据M,N不在坐标轴上,得到直线PM与直线OM斜率乘积为﹣1,确定出直线PM的方程,同理可得直线PN的方程,进而确定出直线MN方程,求出直线MN与x轴,y轴截距m与n,即可确定出所求式子的值为定值. 解答: 解:(1)由题意得:c=1, 22
∴a=b+1,
又因为点P(1,)在椭圆C上, ∴
+
2
=1,
2
解得:a=4,b=3, 则椭圆标准方程为
+
=1;
(2)设直线l方程为y=kx+2,A(x1,y1)、B(x2,y2),
联立,消去y得:(4k+3)x+16kx+4=0,
22
∵△=12k﹣3>0,∴k>, ∴x1+x2=﹣
,x1x2=
?
,
>0,即x1x2+y1y2>0,
2
22
∵∠AOB为锐角,∴
∴x1x2+(kx1+2)(kx2+2)>0,即(1+k)x1x2+2k(x1+x2)+4>0, 整理得:(1+k)?
2
2
2
+2k?+4>0,即>0,
整理得:k<,即<k<, 解得:﹣
<k<﹣或<k<
;
(3)由题意:C1:
+=1,
设点P(x1,y1),M(x2,y2),N(x3,y3), ∵M,N不在坐标轴上,∴kPM=﹣
=﹣
,
∴直线PM的方程为y﹣y2=﹣(x﹣x2),
化简得:x2x+y2y=④,
同理可得直线PN的方程为x3x+y3y=⑤,
把P点的坐标代入④、⑤得,
∴直线MN的方程为x1x+y1y=, 令y=0,得m=
,令x=0得n=
,
∴x1=,y1=
,
又点P在椭圆C1上,
∴(则
)+3(+
2
)=4,
2
=为定值.
点评: 此题考查了直线与圆锥曲线的综合问题,椭圆的标准方程,韦达定理,以及椭圆的简单性质,熟练掌握椭圆的简单性质是解本题的关键.