问题 解答题

已知函数f(x)=(x-1)2-aln|x-1|(a∈R,a≠0).

(Ⅰ)当a=8时,求函数f(x)的单调区间;

(Ⅱ)求函数f(x)在区间[e+1,e2+1]上的最小值.

答案

(Ⅰ)

(1)当x>1时,f(x)=(x-1)2-8ln(x-1),f′(x)=2(x-1)-

8
x-1
=
2(x-1)2-8
x-1

由f'(x)>0得2(x-1)2-8>0,解得x>3或x<-1.

注意到x>1,所以函数f(x)的单调递增区间是(3,+∞).

由f'(x)<0得2(x-1)2-8<0,解得-1<x<3,

注意到x>1,所以函数f(x)的单调递减区间是(1,3).

(2)当x<1时,f(x)=(x-1)2-8ln(1-x),

f′(x)=2(x-1)+

8
1-x
=
-2(x-1)2+8
1-x

由f'(x)>0得2(x-1)2-8<0,解得-1<x<3,

注意到x<1,所以函数f(x)的单调递增区间是(-1,1).

由f'(x)<0得2(x-1)2-8>0,解得x>3或x<-1,

由x<1,所以函数f(x)的单调递减区间是(-∞,-1).

综上所述,函数f(x)的单调递增区间是(-1,1),(3,+∞);

单调递减区间是(-∞,-1),(1,3).(5分)

(Ⅱ)当x∈[e+1,e2+1]时,f(x)=(x-1)2-aln(x-1),

所以f′(x)=2(x-1)-

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

设g(x)=2x2-4x+2-a.

(1)当a<0时,有△<0,此时g(x)>0,所以f'(x)>0,f(x)在[e+1,e2+1]上单调递增.

所以f(x)min=f(e+1)=e2-a

(2)当a>0时,△=16-4×2(2-a)=8a>0.

令f'(x)>0,即2x2-4x+2-a>0,解得x>1+

2a
2
x<1-
2a
2
(舍);

令f'(x)<0,即2x2-4x+2-a<0,解得1-

2a
2
<x<1+
2a
2

①若1+

2a
2
e2+1,即a≥2e4时,f(x)在区间[e+1,e2+1]单调递减,

所以f(x)min=f(e2+1)=e4-2a.

②若1+e<1+

2a
2
e2+1,即2e2<a<2e4时,f(x)在区间[1+e,1+
2a
2
]
上单调递减,

在区间[1+

2a
2
,1+e2]上单调递增,所以f(x)min=f(1+
2a
2
)=
a
2
-aln
2a
2

③若1+

2a
2
≤e+1,即0<a≤2e2时,f(x)在区间[e+1,e2+1]单调递增,

所以f(x)min=f(e+1)=e2-a.

综上所述,当a<0或0<a≤2e2时,f(x)min=f(e+1)=e2-a;

当2e2<a<2e4时,f(x)min=

a
2
-aln
2a
2

当a≥2e4时,f(x)min=e4-2a.(13分)

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