问题 解答题

已知函数f(x)=aln(1+ex)-(a+1)x。

(1)已知f(x)满足下面两个条件,求a的取值范围。

①在(-∞,1]上存在极值,

②对于任意的θ∈R,c∈R直线l:xsinθ+2y+c=0都不是函数y=f(x)(x∈(-1,+∞))图象的切线;

(2)若点A(x1,f(x1)),B(x2,f(x2)),C(x3,f(x3))从左到右依次是函数y=f(x)图象上三点,且2x2=x1+x3,当a>0时,△ABC能否是等腰三角形?若能,求△ABC面积的最大值;若不能,请说明理由。

答案

解:(1)f′(x)=a-a-1=

接下来分两步:

㈠、先考虑条件①:

(i)当a+1≥0时,即a≥-1时,可得f'(x)<0在R上恒成立,

故f(x)在区间(-∞,+∞)上为减函数,与题意不符。

(ii)当a+1<0时,即a<-1时,可得f'(x)≤0的解集为{x|x≥ln(-a-1)},

此时f(x)在(ln(-a-1),+∞)上单调递减,

在(-∞,ln(-a-1))上单调递增,

从而x0=ln(-a-1)是f(x)的极大值点,

结合题意得ln(-a-1)<1,a>-1-e,

所以a∈(-1-e,-1);

㈡、下面找出当a∈(-e-1,-1)时,满足条件②的a的取值范围

又∵f′(x)==-1-

设g(x)=-1-

则g'(x)=<0恒成立,

所以f′(x)在(1,+∞)上单调递减,

而f′(1)=-1-,结合f′(x)在(1,+∞)上连续,

当x无限的趋近于+∞时,f′(x)无限的趋近于-1,

可得f′(x)∈(-1,-1-

直线l 的斜率k=,则

∵直线l 不是函数f(x)图象的切线,

∴-1-在(1,+∞)上恒成立,

即-2a-1≤ex在(1,+∞)上恒成立,

由此可得-2a-1≤e,即a≥

综上所述,a的取值范围是[,-1)。

(2)由(1)知,a>0时,f(x)在区间(-∞,+∞)上为减函数,

∵A(x1,f(x1)),B(x2,f(x2)),C(x3,f(x3)),

∴不妨设x1<x2<x3,可得f(x1)>f(x2)>f(x3),x2=

下面用反证法说明A(x1,f(x1)),B(x2,f(x2)),C(x3,f(x3))三点不共线:

若A、B、C三点共线,则有f(x2)=(f(x1)+f(x3))

所以 2=+≥2,得x1=x3与x1<x2<x3矛盾

接下来说明角B是钝角:=(x1-x2,f(x1)-f(x2)),

=(x3-x2,f(x3)-f(x2))

=(x1-x2)(x3-x2)+[f(x1)-f(x2)][f(x3)-f(x2)]

∵x1-x2<0,x3-x2>0,f(x1)-f(x2)>0,f(x3)-f(x2)<0,

<0,

可得∠B∈(,π),即△ABC是中B为钝角

假设△ABC为等腰三角形,只能是 =

即:(x1-x22+[f(x1)-f(x2)]2=(x3-x22+[f(x3)-f(x2)]2

∵x2-x1=x3-x2

∴[f(x1)-f(x2)]2=[f(x3)-f(x2)]2

结合f(x1)>f(x2)>f(x3),

化简得2f(x2)=f(x1)+f(x3),

也就是2aln(1+)-2(a+1)x2=aln(1+)(1+)-(a+1)(x1+x3

将2x2=x1+x3代入即得:2aln(1+)-2(a+1)x2=aln(1+)(1+)-2(a+1)x2

∴2ln(1+)=ln(1+)(1+(1+2=(1+)(1+),

可得+2=++=+

而事实上,若①成立,根据+?2=2

必然得到 =,与x1<x3矛盾

所以△ABC不可能为等腰三角形。

单项选择题
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