问题 解答题
已知函数f(x)=ln(
1
2
+
1
2
ax)+x2-ax
.(a为常数,a>0)
(Ⅰ)若x=
1
2
是函数f(x)的一个极值点,求a的值;
(Ⅱ)求证:当0<a≤2时,f(x)在[
1
2
,+∞)
上是增函数;
(Ⅲ)若对任意的a∈(1,2),总存在 x0∈[
1
2
,1]
,使不等式f(x0)>m(1-a2)成立,求实数m的取值范围.
答案

由题得:f′(x)=

1
2
a
1
2
+
1
2
ax
+2x-a=
2ax(x-
a2-2
2a
)
1+ax

(Ⅰ)由已知,得f′(

1
2
)=0且
a2-2
2a
≠0
,∴a2-a-2=0,∵a>0,∴a=2.(2分)

(Ⅱ)当0<a≤2时,∵

a2-2
2a
-
1
2
=
a2-a-2
2a
=
(a-2)(a+1)
2a
≤0,∴
1
2
a2-2
2a

∴当x≥

1
2
时,x-
a2-2
2a
≥0
.又
2ax
1+ax
>0

∴f'(x)≥0,故f(x)在[

1
2
,+∞)上是增函数.(5分)

(Ⅲ)a∈(1,2)时,由(Ⅱ)知,f(x)在[

1
2
,1]上的最大值为f(1)=ln(
1
2
+
1
2
a)+1-a

于是问题等价于:对任意的a∈(1,2),不等式ln(

1
2
+
1
2
a)+1-a+m(a2-1)>0恒成立.

g(a)=ln(

1
2
+
1
2
a)+1-a+m(a2-1),(1<a<2)

g′(a)=

1
1+a
-1+2ma=
a
1+a
[2ma-(1-2m)],

当m=0时,g′(a)=

-a
1+a
<0,∴g(a)在区间(1,2)上递减,此时,g(a)<g(1)=0,

由于a2-1>0,∴m≤0时不可能使g(a)>0恒成立,

故必有m>0,∴g′(a)=

2ma
1+a
[a-(
1
2m
-1)].

1
2m
-1>1,可知g(a)在区间(1,min{2,
1
2m
-1})
上递减,在此区间上,有g(a)<g(1)=0,与g(a)>0恒成立矛盾,故
1
2m
-1≤1

这时,g'(a)>0,g(a)在(1,2)上递增,恒有g(a)>g(1)=0,满足题设要求,

m>0
1
2m
-1≤1
,即m≥
1
4

所以,实数m的取值范围为[

1
4
,+∞).(14分)

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