Question

【題目】已知函數(shù)f（x）=x﹣ ﹣2lnx，a∈R．
（1）討論函數(shù)f（x）的單調(diào)性；
（2）若函數(shù)f（x）有兩個(gè)極值點(diǎn)x1 ， x2 ， 且x1＜x2 ， 求a的取值范圍；
（3）在（2）的條件下，證明：f（x2）＜x2﹣1．

Answer 1

【答案】
（1）解：函數(shù) 的定義域?yàn)椋?，+∞）， ，

令f′（x）=0，得x2﹣2x+a=0，其判別式△=4﹣4a，

①當(dāng)△≤0，即a≥1時(shí)，x2﹣2x+a≥0，f′（x）≥0，此時(shí)，f（x）在（0，+∞）上單調(diào)遞增；

②當(dāng)△＞0，即a＜1時(shí)，方程x2﹣2x+a=0的兩根為 ， ，

若a≤0，則x1≤0，則x∈（0，x2）時(shí)，f′（x）＜0，x∈（x2，+∞）時(shí)，f′（x）＞0，

此時(shí)，f（x）在（0，x2）上單調(diào)遞減，在（x2，+∞）上單調(diào)遞增；

若a＞0，則x1＞0，則x∈（0，x1）時(shí)，f′（x）＞0，x∈（x1，x2）時(shí)，f′（x）＜0，x∈（x2，+∞）時(shí)，f′（x）＞0，

此時(shí)，f（x）在（0，x1）上單調(diào)遞增，在（x1，x2）上單調(diào)遞減，在（x2，+∞）上單調(diào)遞增．

綜上所述，當(dāng)a≤0時(shí)，函數(shù)f（x）在（0，x2）上單調(diào)遞減，在（x2，+∞）上單調(diào)遞增；

當(dāng)0＜a＜1時(shí)，函數(shù)f（x）在（0，x1）上單調(diào)遞增，在（x1，x2）上單調(diào)遞減，在（x2，+∞）上單調(diào)遞增；

當(dāng)a≥1時(shí)，函數(shù)f（x）在（0，+∞）上單調(diào)遞增．

（2）解：由（1）可知，函數(shù)f（x）有兩個(gè)極值點(diǎn)x1，x2，等價(jià)于方程x2﹣2x+a=0在（0，+∞）有

兩不等實(shí)根，故0＜a＜1．

（3）證明：由（1），（2）得0＜a＜1， ，且1＜x2＜2， ． ，

令g（t）=t﹣2lnt﹣1，1＜t＜2，

則 ，

由于1＜t＜2，則g′（t）＜0，故g（t）在（1，2）上單調(diào)遞減．

故g（t）＜g（1）=1﹣2ln1﹣1=0．

∴f（x2）﹣x2+1=g（x2）＜0．

∴f（x2）＜x2﹣1．

【解析】（1）求出函數(shù)的定義域?yàn)椋?，+∞），函數(shù)的導(dǎo)數(shù)，令f′（x）=0，①當(dāng)△≤0，②當(dāng)△＞0，a＜1時(shí)，若a≤0，若a＞0，分別判斷導(dǎo)函數(shù)的符號(hào)，得到函數(shù)的單調(diào)性．當(dāng)0＜a＜1時(shí)，（2）求出函數(shù)f（x）有兩個(gè)極值點(diǎn)x1 ， x2 ， 等價(jià)于方程x2﹣2x+a=0在（0，+∞），直接推出結(jié)果．（3）通過(guò)（1），（2），推出0＜a＜1，構(gòu)造新函數(shù)g（t）=t﹣2lnt﹣1，1＜t＜2，利用新函數(shù)的單調(diào)性證明 求解即可．
【考點(diǎn)精析】解答此題的關(guān)鍵在于理解利用導(dǎo)數(shù)研究函數(shù)的單調(diào)性的相關(guān)知識(shí)，掌握一般的,函數(shù)的單調(diào)性與其導(dǎo)數(shù)的正負(fù)有如下關(guān)系： 在某個(gè)區(qū)間內(nèi)，(1)如果，那么函數(shù)在這個(gè)區(qū)間單調(diào)遞增；(2)如果，那么函數(shù)在這個(gè)區(qū)間單調(diào)遞減，以及對(duì)函數(shù)的極值與導(dǎo)數(shù)的理解，了解求函數(shù)的極值的方法是:（1）如果在附近的左側(cè),右側(cè),那么是極大值（2）如果在附近的左側(cè),右側(cè),那么是極小值．