已知函数f(x)=
(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. |
(Ⅰ)a=1,f(x)=
lnx,定义域为(0,1)∪(1,+∞).1-x 1+x
f′(x)=
+2lnx (1-x)2
=1+x (1-x)x
.…(2分)2lnx+ 1-x2 x (1-x)2
设g(x)=2lnx+
,则g′(x)=1-x2 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
lnx<0.1+x 1-x
(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+
<0.2a(1-x) 1+x
设h(x)=lnx+
,则x∈(0,1),h(x)<0.2a(1-x) 1+x
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+
=0,所以x∈(0,1),h(x)<0.…(10分)2a(1-1) 1+1
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)