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已知函数f(x)=(a+1)lnx+ax2+1.(Ⅰ)讨论函数f(x)的单调性;(Ⅱ)设a≤-2,证明:对任意x1,x2∈

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解决时间 2021-04-06 22:34
已知函数f(x)=(a+1)lnx+ax2+1.(Ⅰ)讨论函数f(x)的单调性;(Ⅱ)设a≤-2,证明:对任意x1,x2∈(0,+∞),|f(x1)-f(x2)|≥4|x1-x2|.
最佳答案
(Ⅰ)f(x)的定义域为(0,+∞),f′(x)=
a+1
x +2ax=
2ax2+a+1
x .
当a≥0时,f′(x)>0,故f(x)在(0,+∞)单调增加;
当a≤-1时,f′(x)<0,故f(x)在(0,+∞)单调减少;
当-1<a<0时,令f′(x)=0,解得x=



-
a+1
2a .当x∈(0,



-
a+1
2a )时,f′(x)>0;
x∈(



-
a+1
2a ,+∞)时,f′(x)<0,
故f(x)在(0,



-
a+1
2a )单调增加,在(



-
a+1
2a ,+∞)单调减少.
(Ⅱ)不妨假设x1≤x2.由于a≤-2,故f(x)在(0,+∞)单调递减.
所以|f(x1)-f(x2)|≥4|x1-x2|等价于f(x1)-f(x2)≥4x2-4x1,
即f(x2)+4x2≤f(x1)+4x1.
令g(x)=f(x)+4x,则g′(x)=
a+1
x +2ax+4=
2ax2+4x+a+1
x .
于是g′(x)≤
-4x2+4x-1
x =
-(2x-1)2
x ≤0.
从而g(x)在(0,+∞)单调减少,故g(x1)≥g(x2),
即f(x1)+4x1≥f(x2)+4x2,故对任意x1,x2∈(0,+∞),|f(x1)-f(x2)|≥4|x1-x2|.
全部回答
(1)对任意x1,x2∈r,当 x1≠x2时, f(x1)?f(x2) x1?x2 >0, 则函数f(x)在r上递增,即有a>0①, a 2 ≤2②,2a+5≤22-2a+5③ 则由①②③,解得1≤a≤4; (2)g(x)=x2-4ax+3=(x-2a)2+3-4a2,对称轴x=2a, 由(1)得,2≤2a≤8, ①当2≤2a≤3即1≤a≤ 3 2 时,g(x)min=g(2a)=3-4a2, ②当3<2a≤8即 3 2 <a≤4时,区间[1,3]为减区间,则g(x)min=g(3)=12-12a. 故h(a)= 3?4a2,1≤a≤ 3 2 12?12a, 3 2 <a≤4 .
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