问题 解答题
设函数f(x)=lnx+ax2-(3a+1)x+(2a+1),其中a∈R.
(Ⅰ)如果x=1是函数f(x)的一个极值点,求实数a的值及f(x)的最大值;
(Ⅱ)求实数a的值,使得函数f(x)同时具备如下的两个性质:
①对于任意实数x1,x2∈(0,1)且x1≠x2
f(x1)+f(x2)
2
<f(
x1+x2
2
)
恒成立;
②对于任意实数x1,x2∈(1,+∞)且x1≠x2
f(x1)+f(x2)
2
>f(
x1+x2
2
)
恒成立.
答案

(Ⅰ)函数f(x)的定义域是(0,+∞),f′(x)=

1
x
+2ax-(3a+1),

依题意,f'(1)=1+2a-(3a+1)=0,解得a=0.   

此时,f(x)=lnx-x+1,f′(x)=

1
x
-1=
1-x
x

因为x∈(0,+∞),令f'(x)>0,可得x∈(0,1);令f'(x)<0,可得x∈(1,+∞).

所以,函数f(x)在(0,1)上单调递增,在(1,+∞)上单调递减. 

因此,当x=1时,f(x)取得最大值f(1)=0.    

(Ⅱ)令F(x1x2)=

f(x1)+f(x2)
2
-f(
x1+x2
2
)

=

1
2
(lnx1+lnx2)-ln(
x1+x2
2
)+
a
2
(
x21
+
x22
)-a(
x1+x2
2
)2=
a
4
(x1-x2)2-
1
2
ln(
(x1+x2)2
4x1x2
)

由(Ⅰ)中的结论可知,lnx-x+1<0对任意x∈(0,1)∪(1,+∞)恒成立,即lnx<x-1(*)恒成立.                    

(ⅰ)如果x1,x2∈(0,1),且x1≠x2,则

(x1+x2)2
4x1x2
=1+
(x1-x2)2
4x1x2
>1.

根据(*)可得ln(

(x1+x2)2
4x1x2
)<
(x1-x2)2
4x1x2
F(x1x2)>
a
4
(x1-x2)2-
1
2
(x1-x2)2
4x1x2

若f(x)满足性质①,则

a
4
(x1-x2)2-
1
2
(x1-x2)2
4x1x2
<F(x1x2)<0恒成立,

于是

a
4
1
8x1x2
对任意x1,x2∈(0,1)且x1≠x2恒成立,所以a≤
1
2

(ⅱ)如果x1,x2∈(1,+∞)且x1≠x2,则0<

4x1x2
(x1+x2)2
=1-
(x1-x2)2
(x1+x2)2
<1.

根据(*)可得ln(

4x1x2
(x1+x2)2
)<-
(x1-x2)2
(x1+x2)2
ln(
(x1+x2)2
4x1x2
)>
(x1-x2)2
(x1+x2)2

则F(x1,x2)<

a
4
(x1-x2)2-
1
2
(x1-x2)2
(x1+x2)2
.若f(x)满足性质②,则
a
4
(x1-x2)2-
1
2
(x1-x2)2
(x1+x2)2
>F(x1x2)>0
恒成立.

于是

a
4
1
2(x1+x2)2
对任意x1,x2∈(1,+∞)且x1≠x2恒成立,所以a
1
2

综合(ⅰ)(ⅱ)可得,a=

1
2

单项选择题 A1/A2型题
单项选择题