问题 解答题
已知函数f(x)=x2-ax+ln(
1
2
ax+
1
2
)(a>0)

(1)当a=2时,求函数f(x)的单调区间;
(2)若对任意的a∈(1,2),当x0∈[1,2]时,都有f(x0)>m(1-a2),求实数m的取值范围.
答案

(1)当a=2时,f(x)=x2-2x+ln(x+

1
2
),定义域为(-
1
2
,+∞).

f′(x)=2x-2+

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

由f′(x)>0,得-

1
2
<x<0,或x>
1
2
;由f′(x)<0,得0<x<
1
2

所以函数f(x)的单调递增区间为(-

1
2
,0),(
1
2
,+∞),单调递减区间为(0,
1
2
).

(2)y=f(x)的定义域为(-

1
a
,+∞).

f′(x)=2x-a+

1
2
a
1
2
ax+
1
2
=2x-a+
a
ax+1
=
2ax2-(a2-2)x
ax+1
=
2ax(x-
a2-2
2a
)
ax+1

当1<a<2时,

a2-2
2a
-1=
a2-2a-2
2a
=
(a-1)2-3
2a
<0,即
a2-2
2a
<1

所以当1<x<2时,f′(x)>0,f(x)在[1,2]上单调递增,

所以f(x)在[1,2]上的最小值为f(1)=1-a+ln(

1
2
a+
1
2
).

依题意,对任意的a∈(1,2),当x0∈[1,2]时,都有f(x0)>m(1-a2),

即可转化为对任意的a∈(1,2),1-a+ln(

1
2
a+
1
2
)-m(1-a2)>0恒成立.

设g(a)=1-a+ln(

1
2
a+
1
2
)-m(1-a2)(1<a<2).

则g′(a)=-1+

1
a+1
+2ma=
2ma2+(2m-1)a
a+1
=
a[2ma-(1-2m)]
a+1

①当m≤0时,2ma-(1-2m)<0,且

a
a+1
>0,所以g′(a)<0,

所以g(a)在(1,2)上单调递减,且g(1)=0,则g(a)<0,与g(a)>0矛盾.

②当m>0时,g′(a)=

2ma
a+1
(a-
1-2m
2m
),

1-2m
2m
≥2,则g′(a)<0,g(a)在(1,2)上单调递减,且g(1)=0,g(a)<0,与g(a)>0矛盾;

若1<

1-2m
2m
<2,则g(a)在(1,
1-2m
2m
)上单调递减,在(
1-2m
2m
,2)上单调递增,且g(1)=0,g(a)<g(1)=0,与g(a)>0矛盾;

1-2m
2m
≤1,则g(a)在(1,2)上单调递增,且g(1)=0,

则恒有g(a)>g(1)=0,所以

m>0
1-2m
2m
≤1
,解得m
1
4
,所以m的取值范围为[
1
4
,+∞).

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