已知函数f(x)=axx2+1+a,g(x)=alnx-x(a≠0).

已知函数f(x)=
ax
x2+1
+a
,g(x)=alnx-x(a≠0).
(Ⅰ)求函数f(x)的单调区间;
(Ⅱ)求证:当a>0时,对于任意x1,x2∈(0,e],总有g(x12)成立.
qqzgliang 1年前 已收到1个回答 举报

kingdee521 幼苗

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解题思路:(I)先求函数f(x)的导数,再对字母a进行分类讨论,根据导数大于0函数单调递增,导数小于0时函数单调递减可得答案.
(Ⅱ)欲证当a>0时,对于任意x1,x2∈(0,e],总有g(x1)<f(x2)成立,只须证明对于任意x1,x2∈(0,e],总有g(x)max<f(x)min.由(Ⅰ)可知,当a>0时,f(x)在(0,1)上单调递增,f(x)在(1,e]上单调递减,从而有f(x)min=a,同样地利用导数可得,当a>0时,g(x)在(0,a)上单调递增,g(x)在(a,e]上单调递减,从而g(x)max=g(a)=alna-a,最后利用作差法即可得到g(x)max<f(x)min

(Ⅰ)函数f(x)的定义域为R,f′(x)=
a(1-x2)
(x2+1)2=
a(1-x)(1+x)
(x2+1)2.
当a>0时,
当x变化时,f'(x),f(x)的变化情况如下表:

x (-∞,-1) -1 (-1,1) 1 (1,+∞)
f'(x) - 0 + 0 -
f(x) ↘ ↗ ↘当a<0时,
当x变化时,f'(x),f(x)的变化情况如下表:

x (-∞,-1) -1 (-1,1) 1 (1,+∞)
f'(x) + 0 - 0 +
f(x) ↗ ↘ ↗综上所述,
当a>0时,f(x)的单调递增区间为(-1,1),单调递减区间为(-∞,-1),(1,+∞);
当a<0时,f(x)的单调递增区间为(-∞,-1),(1,+∞),单调递减区间为(-1,1).
…(5分)
(Ⅱ)由(Ⅰ)可知,当a>0时,f(x)在(0,1)上单调递增,f(x)在(1,e]上单调递减,
又f(0)=a,f(e)=f(e)=
ae
e2+1+a>a
所以f(x)min=a,
同样地,当a>0时,g(x)在(0,a)上单调递增,g(x)在(a,e]上单调递减,
所以g(x)max=g(a)=alna-a,
因为a-(alna-a)=a(2-lna)>a(2-lne)=a>0,
所以对于任意x1,x2∈(0,e],总有g(x)max=g(e)=alna-amin.
所以对于任意x1,x2∈(0,e],仍有x1,x2∈(0,e].
综上所述,对于任意x1,x2∈(0,e],总有g(x12)成立.…(13分)

点评:
本题考点: 利用导数研究函数的单调性;函数单调性的性质.

考点点评: 本题考查导数知识的运用,考查函数的单调性与最值,考查学生分析解决问题的能力,属于中档题.

1年前

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