问题 解答题
已知函数f(x)=
1
2
x2
+alnx,g(x)=(a+1)x(a≠-1),H(x)=f(x)-g(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.
答案

(1)f(x)=x+

a
x
g(x)=a+1,

H(x)=

1
2
x2+alnx-(a+1)x,

∵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)=

x2+a
x
•(a+1)>0,

∵x∈[1,2],∴(a+1)(a+x2)≥0,

-x2≤-1,∴a≤-x2或a>-1(a≠-1),又(-x2min=-4,

∴a≤-4或a>-1.

(2)∵H(x)=x+

a
x
-(a+1)=
x2-(a+1)x+a
x
=
(x-1)(x-a)
x
=0
⇒x=1或x=a,

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)=[

1
2
-(a+1)]-[
1
2
a2+alna-a(a+1) ]

=

1
2
a2-alna-
1
2

设f(a)=

1
2
a2-alna-
1
2
,则t′(a)=a-1-lna,

∵当a∈(1,e]时,t(a)=1-

1
a
>0,∴t′(a)在(1,e]单调递增,

∴t′(a)>t′(1)=0,∴t(a)也在(1,e]单调递增,

t(a)≤t(e)=

1
2
e2-e-
1
2
 =e(
e
2
-1) -
1
2
<3(
3
2
-1)-
1
2
=1

∴不等式|H(x1)-H(x2)|<1对任意的x1,x2∈[α,β]成立.

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