已知函数f(x)=
(1)若函数f(x)、g(x)在区间[1,2]上都为单调函数且它们的单调性相同,求实数a的取值范围; (2)α、β是函数H(x)的两个极值点,α<β,β∈(1,e](e=2.71828…).求证:对任意的x1、x2∈[α,β],不等式|H(x1)-H(x2)|<1成立. |
(1)f′(x)=x+
,g′(x)=a+1,a x
H(x)=
x2+alnx-(a+1)x,1 2
∵f(x),g(x)在区间[1,2]上都为单调函数,且它们的单调性相同,
∴f′(x)•g′(x)=
•(a+1)>0,x2+a x
∵x∈[1,2],∴(a+1)(a+x2)≥0,
-x2≤-1,∴a≤-x2或a>-1(a≠-1),又(-x2)min=-4,
∴a≤-4或a>-1.
(2)∵H′(x)=x+
-(a+1)=a x
=x2-(a+1)x+a x
=0⇒x=1或x=a,(x-1)(x-a) x
又∵x2-(a+1)x+a=0有两个不相等的正根α,β,且α<β,β∈(1,e],
∴α=1,β=a∈(1,e],∴当x∈[α,β]时,H′(x)≤0,
∴H(x)在[α,β]上单调单调递减,
∴H(x)max=H(1),H(x)min=H(β),
则对任意的x1,x2∈[α,β],
|H(x1)-H(x2)|≤H(1)-H(β)=[
-(a+1)]-[1 2
a2+alna-a(a+1) ]1 2
=
a2-alna-1 2
.1 2
设f(a)=
a2-alna-1 2
,则t′(a)=a-1-lna,1 2
∵当a∈(1,e]时,t″(a)=1-
>0,∴t′(a)在(1,e]单调递增,1 a
∴t′(a)>t′(1)=0,∴t(a)也在(1,e]单调递增,
∴t(a)≤t(e)=
e2-e-1 2
=e(1 2
-1) -e 2
<3(1 2
-1)-3 2
=1,1 2
∴不等式|H(x1)-H(x2)|<1对任意的x1,x2∈[α,β]成立.