(2012•大连二模)已知函数f(x)=a2x2−(a2+1)x+alnx(常数a∈R且a≠0)

(2012•大连二模)已知函数f(x)=
a
2
x2−(a2+1)x+alnx(常数a∈R且a≠0)

(I)讨论f(x)的单调性;
(Ⅱ)当函数f(x)在(0,+∞)上单调递增时,若x1,x2∈(0,2),且f(x1)+f(x2)=2f(a),试比较
x1+x2
2
与a的大小.
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背大象的人 幼苗

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解题思路:(I)求导数可得f′(x)=
a(x−
1
a
)(x−a)
x
,分a<0,a>1,0<a<1,和a=1进行讨论,可得f(x)的单调性;
(Ⅱ)问题转化为只需比较x2与2-x1的大小,作差后构造函数,由单调性可得最值,进而可得答案.

(Ⅰ)f′(x)=ax−(a2+1)+
a
x=
ax2−(a2+1)x+a
x=
(ax−1)(x−a)
x=
a(x−
1
a)(x−a)
x
(1)当a<0时,f'(x)<0在(0,+∞)恒成立,f(x)在(0,+∞)递减;
(2)当a>1时,f'(x)<0解集为(
1
a,a),f'(x)>0解集为(0,
1
a)∪(a,+∞),
∴f(x)在(
1
a,a)递减,在(0,
1
a),(a,+∞)上递增;
(3)当0<a<1时,f'(x)<0解集为(a,
1
a),f'(x)>0解集为(0,a)∪(
1
a,+∞),
∴f(x)在(a,
1
a)递减,在(0,a),(
1
a,+∞)上递增;
(4)当a=1时,f'(x)>0解集为(0,1)∪(1,+∞),
∴f(x)在(0,1)递增,在(1,+∞)上递增,且f(x)在x=1不间断,所以f(x)在(0,+∞)递增;…(4分)
(Ⅱ)由(Ⅰ)知a=1,f(x)=
x2
2−2x+lnx,
要比较
x1+x2
2与1的大小,只需比较x2与2-x1的大小..…(6分)
因为f(x2)−f(2−x1)=−3−f(x1)−f(2−x1)=−
x21+2x1−1−lnx1−ln(2−x1)
设F(x1)=−
x21+2x1−1−lnx1−ln(2−x1).…(8分)
则F′(x1)=
2(x1−1)3
x1(2−x1)
当x1∈(0,1)时,F'(x1)<0,F(x1)为减函数,
当x1∈(1,2)时,F'(x1)>0,F(x1)为增函数,
所以F(x1)≥F(1)=0…(10分)
所以f(x2)≥f(2-x1),又因为f(x)为增函数,
所以x2≥2-x1,所以

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: 本题考查利用导数研究函数的单调性,涉及单调性的性质和转化的思想,属中档题.

1年前

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