设函数 f(x)=ln(x-1)+ 2a x (a∈R)

设函数 f(x)=ln(x-1)+
2a
x
(a∈R)

(1)求函数f(x)的单调区间;
(2)如果当 x>1,且x≠2时,
ln(x-1)
x-2
a
x
恒成立,则求实数a的取值范围.
zhiai_ying 1年前 已收到1个回答 举报

stirith 幼苗

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(1)由题意可知函数f(x)的定义域为(1,+∞), f′(x)=
1
x-1 -
2a
x 2 =
x 2 -2ax+2a
x 2 (x-1) ,
设g(x)=x 2 -2ax+2a,△=4a 2 -8a=4a(a-2),
①当△≤0,即0≤a≤2,g(x)≥0,
∴f (x)≥0,f(x)在(1,+∞)上单调递增.
②当a<0时,g(x)的对称轴为x=a,当x>1时,由二次函数的单调性可知g(x)>g(1)>0,
∴f (x)>0,f(x)在(1,+∞)上单调递增.
③当a>2时,设x 1 ,x 2 (x 1 <x 2 )是方程x 2 -2ax+2a=0的两个根,则 x 1 =a-
a 2 -2a >1, x 2 =a+
a 2 -2a ,
当1<x<x 1 或x>x 2 时,f (x)>0,f(x)在(1,x 1 ),(x 2 ,+∞)上是增函数.
当x 1 <x<x 2 时,f (x)<0,f(x)在(x 1 ,x 2 )上是减函数.
综上可知:当a≤2时,f(x)在(1,+∞)上单调递增;
当a>2时,f(x)的单调增区间为(1,x 2 ),(x 2 ,+∞),单调递减区间为(x 1 ,x 2 ).
(2)
ln(x-1)
x-2 >
a
x 可化为
1
x-2 [ln(x-1)+
2a
x -a]>0 ,即
1
x-2 [f(x)-a]>0 ,(*)
令h(x)=f(x)-a,由(1)知:
①当a≤2时,f(x)在(1,+∞)上是增函数,所以h(x)在(1,+∞)是增函数.
因为当1<x<2时,h(x)<h(2)=0,∴(*)式成立;
当x>2时,h(x)>h(2)=0,∴(*)成立;
所以当a≤2时,(*)成立
②当a>2时,因为f(x)在(x 1 ,2)上是减函数,所以h(x)在(x 1 ,2)上是减函数,所以当x 1 <x<2时,h(x)>h(2)=0,(*)不成立.
综上可知,a的取值范围为(-∞,2].

1年前

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