问题 解答题
已知函数f(x)=
1+x
a(1-x)
lnx.
(1)设a=1,讨论f(x)的单调性;
(2)若对任意x∈(0,1),f(x)<-2,求实数a的取值范围.
答案

(Ⅰ)a=1,f(x)=

1-x
1+x
lnx,定义域为(0,1)∪(1,+∞).

f(x)=

2lnx
(1-x)2
+
1+x
(1-x)x
=
2lnx+
1-x2
x
(1-x)2
.…(2分)

设g(x)=2lnx+

1-x2
x
,则g(x)=
-(x-1)2
x2

因为x>0,g′(x)≤0,所以g(x)在(0,+∞)上是减函数,又g(1)=0,

于是x∈(0,1),g(x)>0,f′(x)>0;

x∈(1,+∞),g(x)<0,f′(x)<0.

所以f(x)的增区间为(0,1),减区间为(1,+∞).…(6分)

(Ⅱ)由已知a≠0,

因为x∈(0,1),所以

1+x
1-x
lnx<0.

(1)当a<0时,f(x)>0.不合题意.…(8分)

(2)当a>0时,x∈(0,1),由f(x)<-2,得lnx+

2a(1-x)
1+x
<0.

设h(x)=lnx+

2a(1-x)
1+x
,则x∈(0,1),h(x)<0.

h(x)=

x2+(2-4a)x+1
x(1+x)2

设m(x)=x2+(2-4a)x+1,方程m(x)=0的判别式△=16a(a-1).

若a∈(0,1],△≤0,m(x)≥0,h′(x)≥0,h(x)在(0,1)上是增函数,

又h(1)=ln1+

2a(1-1)
1+1
=0,所以x∈(0,1),h(x)<0.…(10分)

若a∈(1,+∞),△>0,m(0)=1>0,m(1)=4(1-a)<0,

所以存在x0∈(0,1),使得m(x0)=0,

对任意x∈(x0,1),m(x)<0,h (x)<0,h(x)在(x0,1)上是减函数,

又因为h(1)=0,

所以x∈(x0,1),h(x)>0.不合题意.

综上,实数a的取值范围是(0,1].…(12分)

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