问题 解答题
设函数f(x)=
(x-a)2
x

(I)证明:0<a<1是函数f(x)在区间(1,2)上递增的充分而不必要的条件;
(II)若x∈(-∞,0)时,满足f(x)<2a2-6恒成立,求实数a的取值范围.
答案

(I)对函数)f(x)=

(x-a)2
x
求导,得 

 f′(x)=

2(x-a)x-(x-a)2
x2
=
x2-a2
x2
=
(x-a)(x+a)
x2

先证充分性:若0<a<1,

∵1<x<2,∴x-a>0,x+a>0,

∴f'(x)>0

∴函数f(x)在区间(1,2)上递增.

再说明非必要性:∵f(x)在区间(1,2)上递增,

∴f'(x)≥0对1<x<2恒成立

x2-a2
x2
≥0对1<x<2恒成立,

x2-a2≥0对1<x<2恒成立,

即a2≤x2对1<x<2恒成立,

∵1<x<2,∴1<x2<4,

∴a2≤1,即-1≤a≤1.即推不出0<a<1.

∴0<a<1是函数f(x)在区间(1,2)上递增的充分而不必要的条件 

(II)由(I)知f′(x)=

x2-a2
x2
=
(x-a)(x+a)
x2

令f'(x)=0,得x1=a,x2=-a

①当a=0时,f(x)=x,x∈(-∞,0)时,f(x)<-6不能恒成立,不符合题意.

②当a>0时,函数y=f(x)在(-∞,-a)上递增,在(-a,0)上递减,

∴函数y=f(x)在(-∞,0)上的极大值为f(-a)

若x∈(-∞,0)时,f(x)<2a2-6恒成立,

则需f(x)极大值=f(-a)<2a2-6

即-4a<2a2-6,

解得a>1.

③当a<0时,函数y=f(x)在(-∞,a)上递增,在(a,0)上递减,

∴函数y=f(x)在(-∞,0)上的极大值为f(a)

此时x∈(-∞,0),

若满足f(x)<2a2-6恒成立,

则需f(x)极大值=f(a)=0<2a2-6

解得a<-

3

故若x∈(-∞,0)时,满足f(x)<2a2-6恒成立,实数a∈(-∞,-

3
)∪(1,+∞)

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