问题 解答题
已知函数f(x)=aln(x-a)-
1
2
x2+x(a<0)

(I)当-1<a<0时,求f(x)的单调区间;
(II)若-1<a<2(ln2-1),求证:函数f(x)只有一个零点x0,且a+1<x0<a+2;
(III)当a=-
4
5
时,记函数f(x)的零点为x0,若对任意x1,x2∈[0,x0]且x2-x1=1,都有|f(x2)-f(x1)|≥m成立,求实数m的最大值.
(本题可参考数据:ln2=0.7,ln
9
4
=0.8
ln
9
5
=0.59
答案

(I)f(x)的定义域为(a,+∞).

f′(x)=

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

令f'(x)=0⇒x=0或x=a+1.

当-1<a<0时,a+1>0,函数f(x)与f'(x)随x的变化情况如下表:

x(a,0)0(0,a+1)a+1(a+1,+∞)
f(x)-0+0-
f'(x)极小值极大值
所以,函数f(x)的单调递增区间是(0,a+1),单调递减区间是(a,0)和(a+1,+∞).…(4分)

(II)证明:当-1<a<2(ln2-1)<0时,

由(I)知,f(x)的极小值为f(0),极大值为f(a+1).

因为f(0)=aln(-a)>0,f(a+1)=-

1
2
(a+1)2+(a+1)=
1
2
(1-a2)>0,

且f(x)在(a+1,+∞)上是减函数,

所以f(x)至多有一个零点.

又因为f(a+2)=aln2-

1
2
a2-a=-
1
2
a[a-2(ln2-1)]<0,

所以函数f(x)只有一个零点x0,且a+1<x0<a+2.…(9分)

(III)因为-1<-

4
5
<2(ln2-1),

所以任意x1,x2∈[0,x0]且x2-x1=1,

由(II)可知x1∈[0,a+1],x2∈(a+1,x0],且x2≥1.

因为函数f(x)在[0,a+1]上是增函数,在(a+1,+∞)上是减函数,

所以f(x1)≥f(0),f(x2)≤f(1),

∴f(x1)-f(x2)≥f(0)-f(1).

a=-

4
5
时,f(0)-f(1)=aln(
a
a-1
)-
1
2
=
4
5
ln
9
4
-
1
2
>0

所以f(x1)-f(x2)≥f(0)-f(1)>0

所以|f(x2)-f(x1)|的最小值为f(0)-f(1)=

4
5
ln
9
4
-
1
2

所以使得|f(x2)-f(x1)|≥m恒成立的m的最大值为

4
5
ln
9
4
-
1
2
.…(14分)

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