设函数f(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. |
(I)对函数)f(x)=
求导,得 (x-a)2 x
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
即
≥0对1<x<2恒成立,x2-a2 x2
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∈(-∞,-
)∪(1,+∞)3