已知函数 $f\left(x\right) = \dfrac{a\ln x}{x + 1} + \dfrac{b}{x}$,曲线 $y = f\left(x\right)$ 在点 $\left(1,f\left(1\right)\right)$ 处的切线方程为 $x + 2y - 3 = 0$.
【难度】
【出处】
2011年高考新课标全国卷(文)
【标注】
  1. 求 $a$,$b$ 的值;
    标注
    答案
    $ a = 1$,$b = 1$.
    解析
    \[f'\left(x\right) = \dfrac{{a \left( {\dfrac{x + 1}{x} - \ln x} \right)}}{{{{\left(x + 1\right)}^2}}} - \dfrac{b}{x^2}.\]由于直线 $x + 2y - 3 = 0$ 的斜率为 $ - \dfrac{1}{2}$,且过点 $\left(1,1\right)$,故\[{ \begin{cases}
    f\left(1\right) = 1, \\
    f'\left(1\right) = - \dfrac{1}{2}, \\
    \end{cases} }\]即\[{ \begin{cases}b = 1, \\
    \dfrac{a}{2} - b = - \dfrac{1}{2}, \\
    \end{cases} }\]解得\[a = 1,b = 1.\]
  2. 证明:当 $x > 0$,且 $x \ne 1$ 时,$f\left(x\right) > \dfrac{\ln x}{x - 1}$.
    标注
    答案
    略.
    解析
    由(1)知\[f\left(x\right) = \dfrac{\ln x}{x + 1} + \dfrac{1}{x},\]所以\[f\left(x\right) - \dfrac{\ln x}{x - 1} = \dfrac{1}{1 - x ^2}\left( {2\ln x - \dfrac{x ^2 - 1}{x}} \right).\]考虑函数 $h\left(x\right) = 2\ln x -\dfrac{x ^2 - 1}{x}\left(x > 0\right)$,则\[ \begin{split}h'\left(x\right) &= \dfrac{2}{x} - \dfrac{{2x ^2 - \left({x^2} - 1\right)}}{x ^2} \\&= - \dfrac{{{{\left(x - 1\right)}^2}}}{x^2},\end{split} \]所以当 $x \ne 1$ 时,$h'\left(x\right) < 0$,而\[h\left(1\right) = 0,\]故当 $x \in \left(0,1\right)$ 时,\[h\left(x\right) > 0,\]可得\[\dfrac{1}{{1 - {x^2}}}h\left(x\right) > 0;\]当 $x \in \left(1, + \infty \right)$ 时,$h\left(x\right) < 0$,可得\[\dfrac{1}{{1 - {x^2}}}h\left(x\right) > 0;\]从而当 $x > 0$,且 $x \ne 1$ 时,\[f\left(x\right) - \dfrac{\ln x}{x - 1} > 0,\]即\[f\left(x\right) > \dfrac{\ln x}{x - 1}.\]
题目 问题1 答案1 解析1 备注1 问题2 答案2 解析2 备注2
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