Question

定義在D={x∈R|x≠0}上的函數(shù)f（x）滿足兩個(gè)條件：①對(duì)于任意x、y∈D，都有f（x）f（y）-f（xy）=；②曲線y=f（x）存在與直線x+y+1=0平行的切線．
（Ⅰ）求過(guò)點(diǎn)（-1，）的曲線y=f（x）的切線的一般式方程；
（Ⅱ）當(dāng)x∈（0，+∞），n∈N⁺時(shí)，求證：f_n（x）-f（xⁿ）≥2ⁿ-2．

Answer 1

【答案】分析：（Ⅰ）令x=y=1，可求得f（1）=2，從而可求得f（x）=x+，設(shè)過(guò)點(diǎn)（-1，）的切線切曲線y=f（x）于（x，x+），則切線的斜率為1-，于是可求得切線方程，將點(diǎn)（-1，）的坐標(biāo)代入方程即可求得x，從而可得過(guò)點(diǎn)（-1，）的曲線y=f（x）的切線的一般式方程；
（Ⅱ）由（Ⅰ）知f（x）=x+，當(dāng)n∈N^*時(shí)，fⁿ（x）-f（xⁿ）=-（xⁿ+），利用二項(xiàng)式定理將展開(kāi)，采用倒序相加法可求得2（fⁿ（x）-f（xⁿ）），再利用基本不等式即可證得結(jié)論．
解答：解：（Ⅰ）令x=y=1得，f²（1）-f（1）=2，解得f（1）=-1或f（1）=2．
當(dāng)f（1）=-1時(shí)，令y=1得，f（x）=-，即f（x）=-（x+），
f′（x）=-（1-），
由f′（x）=-1得，x²=-1，此方程在D上無(wú)解，這說(shuō)明曲線y=f（x）不存在與直線x+y+1=0平行的切線，不合題意，
則f（1）=2，此時(shí)，令y=1得，f（x）==x+，f′（x）=1-，
由f′（x）=-1得，x²=，此方程在D上有解，符合題意．
設(shè)過(guò)點(diǎn)（-1，）的切線切曲線y=f（x）于（x，x+），則切線的斜率為1-，
其方程為y-x-=（1-）（x-x），把點(diǎn)（-1，）的坐標(biāo)代入整理得，
5-8x-4=0，解得x=-或x=2，
把x=-或x=2分別代入上述方程得所求的切線方程是：y=-x-5和y=x+1，
即21x+4y+20=0和3x-4y+4=0．
（Ⅱ）由（Ⅰ）知f（x）=x+，當(dāng)n∈N^*時(shí)，
fⁿ（x）-f（xⁿ）=-（xⁿ+）
=x^n-1•+x^n-2•+…+x²•+x•
=x^n-2+x^n-4+…++，
由x∈（0，+∞），n∈N^*知，xⁿ∈（0，+∞），那么
2（fⁿ（x）-f（xⁿ））=x^n-2+x^n-4+…++
+++…+x^n-4+x^n-2
=x^n-2+x^n-4+…++
+++…+x^n-4+x^n-2
=（x^n-2+）+（x^n-4+）+…+（x^n-2+）
≥2+2+…+2）
=2（++…+）
=2[（+++…++）--）]
=2（2ⁿ-2）
所以fⁿ（x）-f（xⁿ）≥2ⁿ-2．
點(diǎn)評(píng)：本題考查利用導(dǎo)數(shù)研究曲線上某點(diǎn)切線方程，考查不等式的證明，突出二項(xiàng)式定理及倒序相加法與基本不等式的綜合運(yùn)用，屬于難題．