问题 解答题
已知函数f(x)=lnx,g(x)=x.
(Ⅰ)若x>1,求证:f(x)>2g(
x-1
x+1
)

(Ⅱ)求实数k的取值范围,使得方程
1
2
g(x2)-k=2f(1+|x|)
有四个不同的实数根.
答案

(Ⅰ)令F(x)=f(x)-2g(

x-1
x+1
)=lnx-2
x-1
x+1
F′(x)=
1
x
-
4
(x+1)2
=
(x-1)2
x(x+1)2

当x>1时,F'(x)>0 恒成立,∴F(x)在(1,+∞)上是增函数.

∵F(x)在x=1 处连续,∴F(x)>F(1).

∵F(1)=0,∴当x∈(1,+∞)时,F(x)>0 恒成立.

f(x)>2g(

x-1
x+1
).

(Ⅱ)原方程化为

1
2
g(x2)-2f(1+|x|)=k,

G(x)=

1
2
g(x2)-2f(1+|x|),则G(x)=
1
2
x2-2ln(1+|x|)

∵G(-x)=G(x),∴G(x)是偶函数.

当x≥0时,G(x)=

1
2
x2-2ln(1+x)(x≥0),

G′(x)=x-

2
1+x
=
x2+x-2
1+x

∵x≥0,∴令G'(x)=0,得x=1.

当x∈[0,1),G'(x)<0,G(x)单调递减;

当x∈(1,+∞),G'(x)>0,G(x)单调递增.

∴x≥0时,在x=1处G(x)取得极小值为G(1)=

1
2
-2ln2.

又G(0)=0,∴当k∈(

1
2
-2ln2,0)时函数G(x)=
1
2
x2-2ln(1+x)
(x≥0)与y=k 有两个不同的交点.

∵G(x)是偶函数,

∴G(x)=k在k∈(

1
2
-2ln2,0)时有四个不同的实数根.

单项选择题 A3/A4型题
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