问题 解答题
已知函数f(x)=lnx-
a(x-1)
x+1

(1)若函数f(x)在(0,+∞)上为单调增函数,求a的取值范围;
(2)设m,n∈R,且m≠n,求证
m-n
lnm-lnn
m+n
2
答案

(1)f′(x)=

1
x
-
a(x+1)-a(x-1)
(x+1)2
=
(x+1)2-2ax
x(x+1)2
=
x2+(2-2a)x+1
x(x+1)2

因为f(x)在(0,+∞)上为单调增函数,所以f′(x)≥0在(0,+∞)上恒成立

即x2+(2-2a)x+1≥0在(0,+∞)上恒成立,

当x∈(0,+∞)时,由x2+(2-2a)x+1≥0,

得:2a-2≤x+

1
x

设g(x)=x+

1
x
,x∈(0,+∞),

则g(x)=x+

1
x
≥2
x•
1
x
=2,当且仅当x=
1
x
即x=1时,g(x)有最小值2,

所以2a-2≤2,解得a≤2,所以a的取值范围是(-∞,2];

(2)要证

m-n
lnm-lnn
m+n
2
,只需证
m
n
-1
ln
m
n
m
n
+1
2

即ln

m
n
2(
m
n
-1)
m
n
+1
,即ln
m
n
-
2(
m
n
-1)
m
n
+1
>0,

设h(x)=lnx-

2(x-1)
x+1

由(1)知h(x)在(1,+∞)上是单调增函数,又

m
n
>1,

所以h(

m
n
)>h(1)=0,即ln
m
n
-
2(
m
n
-1)
m
n
+1
>0成立,

得到

m-n
lnm-lnn
m+n
2

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