已知函数f(x)= 1 2 x 2 +alnx,g(x)=(a+1)x(a≠-1),H(x)=f(x)-g(x).

已知函数f(x)=
1
2
x 2
+alnx,g(x)=(a+1)x(a≠-1),H(x)=f(x)-g(x).
(1)若函数f(x)、g(x)在区间[1,2]上都为单调函数且它们的单调性相同,求实数a的取值范围;
(2)α、β是函数H(x)的两个极值点,α<β,β∈(1,e](e=2.71828…).求证:对任意的x 1 、x 2 ∈[α,β],不等式|H(x 1 )-H(x 2 )|<1成立.
丁ding19840103 1年前 已收到1个回答 举报

余_韵 幼苗

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(1) f ′ (x)=x+
a
x , g ′ (x)=a+1 ,
H(x)=
1
2 x 2 +alnx-(a+1)x ,
∵f(x),g(x)在区间[1,2]上都为单调函数,且它们的单调性相同,
∴ f ′ (x)• g ′ (x)=
x 2 +a
x •(a+1)>0 ,
∵x∈[1,2],∴(a+1)(a+x 2 )≥0,
-x 2 ≤-1,∴a≤-x 2 或a>-1(a≠-1),又(-x 2 min =-4,
∴a≤-4或a>-1.
(2)∵ H ′ (x)=x+
a
x -(a+1)=
x 2 -(a+1)x+a
x =
(x-1)(x-a)
x =0 ⇒x=1或x=a,
又∵x 2 -(a+1)x+a=0有两个不相等的正根α,β,且α<β,β∈(1,e],
∴α=1,β=a∈(1,e],∴当x∈[α,β]时,H′(x)≤0,
∴H(x)在[α,β]上单调单调递减,
∴H(x) max =H(1),H(x) min =H(β),
则对任意的x 1 ,x 2 ∈[α,β],
|H(x 1 )-H(x 2 )| ≤H(1)-H(β)=[
1
2 -(a+1)]-[
1
2 a 2 +alna-a(a+1) ]
=
1
2 a 2 -alna-
1
2 .
设f(a)=
1
2 a 2 -alna-
1
2 ,则t′(a)=a-1-lna,
∵当a∈(1,e]时, t ″ (a)=1-
1
a >0 ,∴t′(a)在(1,e]单调递增,
∴t′(a)>t′(1)=0,∴t(a)也在(1,e]单调递增,
∴ t(a)≤t(e)=
1
2 e 2 -e-
1
2 =e(
e
2 -1) -
1
2 <3(
3
2 -1)-
1
2 =1 ,
∴不等式|H(x 1 )-H(x 2 )|<1对任意的x 1 ,x 2 ∈[α,β]成立.

1年前

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