试题与答案

设函数f(x)=ln(x-1)+2ax(a∈R)(1)求函数f(x)的单调区间;

题型:解答题

题目:

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.

答案:

(1)由题意可知函数f(x)的定义域为(1,+∞),f′(x)=

1
x-1
-
2a
x2
=
x2-2ax+2a
x2(x-1)

设g(x)=x2-2ax+2a,△=4a2-8a=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x1,x2(x1<x2)是方程x2-2ax+2a=0的两个根,则x1=a-

a2-2a
>1,x2=a+
a2-2a

当1<x<x1或x>x2时,f(x)>0,f(x)在(1,x1),(x2,+∞)上是增函数.

当x1<x<x2时,f(x)<0,f(x)在(x1,x2)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,x2),(x2,+∞),单调递减区间为(x1,x2).

(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(x1,2)上是减函数,所以h(x)在(x1,2)上是减函数,所以当x1<x<2时,h(x)>h(2)=0,(*)不成立.

综上可知,a的取值范围为(-∞,2].

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