问题 解答题
已知f(x)=2lnx+
ax
x+1
(x>0)

(1)若a=-8,判断f(x)在定义域上的单调性;
(2)若f(x)在定义域上有两个极值点x1,x2(x1≠x2),求证:f(x1)+f(x2)≥
f(x)+2
x
-2
答案

(1)当a=-8时,f(x)=2lnx-

8x
x+1
,x>0,

f(x)=

2
x
-
8
(x+1)2
=
2(x-1)2
x(x+1)2
≥0,

∴f(x)在定义域上单调递增.

(2)证明:∵f(x)=

2
x
+
a
(x+1)2

=

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

∵f(x)在定义域上有两个极值点x1,x2(x1≠x2),

∴f′(x)=0有两个不相等的正实数根x1,x2

x1+x2=-
4+a
2
>0
x1x2=1>0
△=(4+a)2-16>0

而f(x1)+f(x2)=2lnx1+

ax1
x1+1
+2lnx2+
ax2
x2+1

=2ln(x1x2)+a(

x1
x1+1
+
x2
x2+1
)

=2ln(x1x2)+a•

2x1x2+x1+x2
x1x2+x1+x2+1
=a,

f(x)-2lnx
x
(x+1)=a,

f(x1)+f(x2)≥

f(x)+2
x
-2等价于
f(x)-2lnx
x
(x+1)≥
f(x)+2
x
-2
=
f(x)-2(x-1)
x

也就是要证明:对任意x>0,有lnx≤x-1,

令g(x)=lnx-x+1,(x>0),

由于g(1)=0,并且g(x)=

1
x
-1,

当x>1时,g′(x)<0,则g(x)在(1,+∞)上为减函数;

当0<x<1时,g′(x)>0,则g(x)在(0,1)上为增函数,

∴g(x)在(0,+∞)上有最大值g(1)=0,即g(x)≤0,

f(x1)+f(x2)≥

f(x)+2
x
-2.

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