Question

已知函數(shù)f（x）=lnx-

a(x-1)

x+1

（a∈R）．
（1）若函數(shù)f（x）在定義域上為單調(diào)增函數(shù)，求a的取值范圍；
（2）設(shè)m，n∈R，且m≠n，求證：

m-n

lnm-lnn

＜

m+n

2

．

Answer 1

考點：函數(shù)單調(diào)性的判斷與證明

專題：證明題,壓軸題,函數(shù)的性質(zhì)及應(yīng)用

分析：（1）根據(jù)f（x）的解析式求出f（x）的導(dǎo)函數(shù)，通分后根據(jù)函數(shù)f（x）在（0，+∞）上為單調(diào)增函數(shù)，得到分子大于0恒成立，解出2a-2小于等于一個函數(shù)關(guān)系式，利用基本不等式求出這個函數(shù)的最小值，列出關(guān)于a的不等式，求出不等式的解集即可得到a的取值范圍；
（2）把所證的式子利用對數(shù)的運算法則及不等式的基本性質(zhì)變形，即要證ln

m

n

-

2( m n -1)

m n +1

＞0，根據(jù)（1）得到h（x）在x大于等于1時單調(diào)遞增，且

m

n

大于1，利用函數(shù)的單調(diào)性可得證．

解答： 解：（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

，
因為f（x）在（0，+∞）上為單調(diào)增函數(shù)，所以f′（x）≥0在（0，+∞）上恒成立，
即x²+（2-2a）x+1≥0在（0，+∞）上恒成立，
當(dāng)x∈（0，+∞）時，由x²+（2-2a）x+1≥0，
得：2a-2≤x+

1

x

，
設(shè)g（x）=x+

1

x

，x∈（0，+∞），
則g（x）=x+

1

x

≥2

x• 1 x

=2，當(dāng)且僅當(dāng)x=

1

x

即x=1時，g（x）有最小值2，
所以2a-2≤2，解得a≤2，所以a的取值范圍是（-∞，2]；
（2）要證

m-n

lnm-lnn

＜

m+n

2

，只需證

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，
設(shè)h（x）=lnx-

2(x-1)

x+1

，
由（1）知h（x）在（1，+∞）上是單調(diào)增函數(shù)，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

．

點評：此題考查學(xué)生會利用導(dǎo)函數(shù)的正負確定函數(shù)的單調(diào)區(qū)間，掌握不等式恒成立時所滿足的條件，會利用基本不等式求函數(shù)的最小值，在證明第（2）時注意利用第（1）問中的結(jié)論，屬于基本知識的考查．