问题 解答题

已知函数f(x)=ax+x2-xlna,a>1.

(1)求证:函数f(x)在(0,+∞)上单调递增;

(2)对∀x1,x2∈[-1,1],|f(x1)-f(x2)|≤e-1恒成立,求a的取值范围.

答案

(1)f′(x)=axlna+2x-lna=2x+(ax-1)lna.…(2分)

由于a>1,故当x∈(0,+∞)时,lna>0,ax-1>0,所以f′(x)>0,…(5分)

故函数f(x)在(0,+∞)上单调递增.…(6分)

(2)由(1)可知,当x∈(-∞,0)时,f′(x)<0,

故函数f(x)在(-∞,0)上单调递减.…(7分)

所以,f(x)在区间[-1,0]上单调递减,在区间[0,1]上单调递增.

所以fmin=f(0)=1,fmax=max{f(-1),f(1)}.…(9分)

f(-1)=

1
a
+1+lna,f(1)=a+1-lna,

f(1)-f(-1)=a-

1
a
-2lna,

记g(x)=x-

1
x
-2lnx,则g′(x)=1+
1
x2
-
2
x
=(
1
x
-1)2
,(当x=1时取到等号),所以g(x)=x-
1
x
-2lnx递增,

故f(1)-f(-1)=a-

1
a
-2lna>0 …(11分)

所以f(1)>f(-1),于是fmax=f(1)=a+1-lna.(12分)

故对∀x1,x2∈[-1,1],|f(x1)-f(x2)|max=|f(1)-f(0)|=a-lna,所以a-lna≤e-1,所以1<a≤e.…(14分)

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