问题 解答题
设函数f(x)=lnx+
a
x-1
在(0,
1
e
)
内有极值.
(1)求实数a的取值范围;
(2)若x1∈(0,1),x2∈(1,+∞),求证:f(x2)-f(x1)>e+2-
1
e
答案

(1)函数的定义域为(0,1)∪(1,+∞)

求导函数f′(x)=

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

∵函数f(x)=lnx+

a
x-1
(0,
1
e
)
内有极值

∴f′(x)=0在(0,

1
e
)内有解,令g(x)=x2-(a+2)x+1=(x-α)(x-β)

∵αβ=1,不妨设0<α<

1
e
,则β>e

∵g(0)=1>0,

g(

1
e
)=
1
e2
-
a+2
e
+1<0,

a>e+

1
e
-2

(2)证明:由f′(x)>0,可得0<x<α或x>β;由f′(x)<0,可得α<x<1或1<x<β

∴f(x)在(0,α)内递增,在(α,1)内递减,在(1,β)内递减,在(β,+∞)递增

由x1∈(0,1),可得f(x1)≤f(α)=lnα+

a
α-1

由x2∈(1,+∞),可得f(x2)≥f(β)=lnβ+

a
β-1

∴f(x2)-f(x1)≥f(β)-f(α)

∵αβ=1,α+β=a+2

f(β)-f(α )=2lnβ+a×

α-β
(β-1)(α-1)
=2lnβ+a×
1
β
2-(a+2)
=2lnβ+β -
1
β

h(β)=2lnβ+β -

1
β
(β>e)

则h′(β)=

2
β
+1+
1
β2
>0,h(β)在(0,+∞)上单调递增

h(β)>h(e)=e+2-

1
e

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

1
e

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