问题 解答题
已知函数f(x)=
1
2
ax2-(2a+1)x+2lnx(
1
2
<a<1)

(I)求函数f(x)的单调区间;
(Ⅱ)函数f(x)在区间[1,2]上是否有零点,若有,求出零点,若没有,请说明理由;
(Ⅲ)若任意的x1,x2∈(1,2)且x1≠x2,证明:|f(x2)-f(x1)|<
1
2
.(注:ln2≈0.693)
答案

f′(x)=ax-(2a+1)+

2
x
(x>0).

(Ⅰ) f′(x)=

(ax-1)(x-2)
x
(x>0).(2分)

1
2
<a<1,∴1<
1
a
<2

∴在区间(0,

1
a
)和(2,+∞)上,f′(x)>0;在区间(
1
a
,2)
上f′(x)<0,

故f(x)的单调递增区间是(0,

1
a
)和(2,+∞),单调递减区间是(
1
a
,2)
.(4分)

(Ⅱ)先求f(x)在x∈[1,2]的最大值.

由(Ⅰ)可知,当

1
2
<a<1时,f(x)在[1,
1
a
]
上单调递增,在[
1
a
,2]
上单调递减,故f(x)max=f(
1
a
)=-2-
1
2a
-2lna
.(6分)

a>

1
2
可知lna>ln
1
2
>ln
1
e
=-1
,所以2lna>-2,所以-2lna<2,

所以,-2-2lna<0,所以f(x)max<0,

故不存在符合条件的a,使得f(x)=0.(8分)

(Ⅲ)证明一:当

1
2
<a<1时,f(x)在[1,
1
a
]
上单调递增,在[
1
a
,2]
上单调递减,

只需证明f(

1
a
)-f(1)<
1
2
f(
1
a
)-f(2)<
1
2
都成立,即可得证命题成立.(10分)        

 f(

1
a
)-f(1)=
3a
2
-
1
2a
-1-2lna,设g(a)=
3a
2
-
1
2a
-1-2lna
g′(a)=
(3a-1)(a-1)
2a2
<0

∴g(a)在(

1
2
,1)上是减函数,g(a)<g(
1
2
)=2ln2-
5
4
1
2

f(

1
a
)-f(2)=2a-
1
2a
-2ln2a,设h(a)=2a-
1
2a
-2ln2a
h′(a)=
(2a-1)2
2a2
>0

∴h(a)在(

1
2
,1)上是增函数,h(a)<h(1)=
3
2
-2ln2=
1
2
+1-ln4<
1
2

综上述命题成立.(12分)    

证明二:当

1
2
<a<1时,f′(x)=ax+
2
x
-(2a+1)
,x∈(1,2)f′(x)在(1,
2
a
)
上单调递减,在(
2
a
,2)
上单调递增,f′(1)=1-a>0,f′(2)=0,f′(
2
a
)=-2a+2
2a
-1=-2(
a
-
2
2
)2

1
2
<a<1,

0<f′(1)<

1
2
|f′(
2
a
)|<3-2
2
=
1
3+2
2
1
2
.(10分)

由导数的几何意义,有对任意x1,x2∈(1,2),x1≠x2|f(x2)-f(x1)|≤|

f(x2)-f(x1)
x2-x1
|<|f′max(x)|<
1
2
.(12分)

选择题
多项选择题 案例分析题