问题 解答题
函数f(x)=
1
2
x2-mln
1+2x
+mx-2m,其中m<0.
(Ⅰ)试讨论函数f(x)的单调性;
(Ⅱ)已知当m≤-
g
2
(其中e是自然对数的底数)时,在x∈(-
1
2
g-1
2
]至少存在一点x0,使f(x0)>e+1成立,求m的取值范围;
(Ⅲ)求证:当m=-1时,对任意x1,x2∈(0,1),x1≠x2,有
f(x2)-f(x1)
x2-x1
1
3
答案

(Ⅰ)易知f(x)的定义域为x∈(-

1
2
,+∞).

f′(x)=x-

m
1+2x
+m=
x2+(2m+1) x
1+2x
=
2x(x+m+
1
2
)
1+2x

由f′(x)=0得:x=0或x=-m-

1
2

∵m<0,∴-m-

1
2
∈(-
1
2
,+∞).

∴(1)当-

1
2
≤m<0时,则x∈(-
1
2
,-m-
1
2
)时,f′(x)>0,f(x)为增函数;

x∈(-m-

1
2
,0)时,f′(x)<0,f(x)为减函数;

x∈(0,+∞)时,f′(x)>0,f(x)为增函数.

(2)当m<-

1
2
时,则x∈(-
1
2
,0)时,f′(x)>0,f(x)为增函数;

x∈(0,-m-

1
2
)时,f′(x)<0,f(x)为减函数;

x∈(-m-

1
2
,+∞)时,f′(x)>0,f(x)为增函数.

(Ⅱ)在x∈(-

1
2
g-1
2
]上至少存在一点x0,使f(x0)>g+1成立,

等价于当x∈(-

1
2
g-1
2
]时,f(x)max>g+1.

∵m≤-

g
2
,∴
g-1
2
≤-m-
1
2

由(Ⅰ)知,x∈(-

1
2
,0]时,f(x)为增函数,x∈[0,
g-1
2
)时,f(x)为减函数.

∴在x∈(-

1
2
g-1
2
]时,f(x)max=f(0)=-2m.∴-2m>g+1,即m<
-1-g
2

检验,上式满足m≤-

g
2
,所以m<
-1-g
2
是所求范围.

(Ⅲ)当m=-1时,函数f(x)=

1
2
x2+ln
1+2x
-x+2.

构造辅助函数g(x)=f(x)-

1
3
x,并求导得g′(x)=x+
1
1+2x
-
4
3
=
6x2-5x-1
3(1+2x)
=
(6x+1)(x-1)
3(1+2x)

显然当x∈(0,1)时,g′(x)<0,g(x)为减函数.

∴对任意0<x1<x2<1,都有g(x1)>g(x2)成立,即f(x1)-

1
3
x1>f(x2)-
1
3
x2

即f(x2)-f(x1)<

1
3
(x2-x1

即.又∵x2-x1>0,∴

f(x2)-f(x1
x2-x1
1
3

单项选择题
单项选择题