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评分及理由
(Ⅰ)得分及理由(满分6分)
学生正确求解了函数表达式 \( f(x) = (1+x)^{1+\frac{1}{x}} \),并计算了一阶导数和二阶导数。通过分析 \( g(x) = (1+x)\ln^2(1+x) - x^2 \) 的二阶导数 \( g''(x) < 0 \) 得出 \( g(x) < 0 \),从而证明 \( f''(x) < 0 \),说明 \( f(x) \) 是凸函数。证明过程完整且逻辑正确。但存在一处错误:在求一阶导数时,方法一的结果 \( f'(x) = (1+x)^{1+\frac{1}{x}} \cdot \left(-\frac{1}{x^2}\ln(1+x) + \frac{1}{x}\right) \) 与标准答案形式不同,但经化简可验证等价(标准答案为 \( \frac{x-\ln(1+x)}{x^2} \),而学生结果为 \( \frac{1}{x} - \frac{\ln(1+x)}{x^2} = \frac{x-\ln(1+x)}{x^2} \)),因此不扣分。但在二阶导数推导中,学生直接给出 \( f''(x) = e^{(1+\frac{1}{x})\ln(1+x)} \cdot \frac{1}{x^4} \left( [\ln(1+x)]^2 (1+x) - x^2 \right) \),未展示完整推导步骤,但结论正确。考虑到核心证明逻辑无误,扣1分(步骤不完整)。得5分。
(Ⅱ)得分及理由(满分6分)
学生构造了 \( h(x) = \frac{f(x)}{1+x} + \frac{f(1/x)}{1+1/x} = (1+x)^{1/x} + (1+1/x)^x \),但未利用凸函数性质进行不等式推导。错误地转向分析 \( f(x) \) 的单调性,声称 \( f'(x) < 0 \) 且 \( f(x) \leq f(0^+) \),但实际 \( f'(x) \) 的符号需验证(标准答案中未直接给出单调性),且 \( f(0^+) = e^2 \approx 7.389 \),与目标不等式无关。学生未建立 \( h(x) \leq 4 \) 的结论,也未求出 \( a \) 的最小值。思路偏离标准方法,且未完成题目要求。扣6分(未正确解答)。得0分。
题目总分:5+0=5分
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