问题 解答题
已知函数f(x)=
1
2
x2-ax+(a+1)lnx.
(Ⅰ)若曲线f(x)在点(2,f(2))处的切线与直线2x+3y+1=0垂直,求a的值;
(Ⅱ)若f(x)在区间(0,+∞)单调递增,求a的取值范围;
(Ⅲ)若-1<a<3,证明:对任意x1,x2∈(0,+∞),x1≠x2,都有
f(x1)-f(x2)
x1-x2
>1成立.
答案

(I)由题意得,f′(x)=x-a+

a+1
x

∵在点(2,f(2))处的切线与直线2x+3y+1=0垂直,

∴在点(2,f(2))处的切线的斜率是

3
2
,即f′(2)=2-a+
a+1
2
=
3
2

解得a=2,

(II)由(I)知,f′(x)=x-a+

a+1
x
=
x2-ax+a+1
x
,且x>0,

∵f(x)在区间(0,+∞)上单调递增,

∴f′(x)=

x2-ax+a+1
x
≥0在区间(0,+∞)上恒成立,

即x2-ax+a+1≥0在区间(0,+∞)上恒成立,

设g(x)=x2-ax+a+1,对称轴x=

a
2

a
2
≤0
g(0)≥0
a
2
>0
g(
a
2
)≥0
,解得-1≤a≤0或0<a<2+2
2

故a的取值范围是-1≤a<2+2

2

(III)“

f(x1)-f(x2)
x1-x2
>1”的几何意义是函数f(x)曲线上任意两点确定的割线斜率k>1,

即在任一点处的切线斜率k>1,

即证当-1<a<3时,对x∈(0,+∞),恒有f′(x)>1,

∴f′(x)=

x2-ax+a+1
x
>1,且x>0,即x2-(a+1)x+a+1>0在(0,+∞)恒成立,

设h(x)=x2-(a+1)x+a+1>0,且对称轴x=

a+1
2

由-1<a<3得,0<

a+1
2
<2,

h(x)min=h(

a+1
2
)=(
a+1
2
)
2
-(a+1)
a+1
2
+a+1
=
-(a-3)(a+1)
4

由-1<a<3得,

-(a-3)(a+1)
4
>0,

故结论得证.

单项选择题
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