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设函数f(x)=ln(x−1)+
2a
x
(a∈R)

(1)求函数f(x)的单调区间;
(2)如果当x>1,且x≠2时,
ln(x−1)
x−2
a
x
恒成立,则求实数a的取值范围.
人气:263 ℃ 时间:2019-10-19 20:05:09
解答
(1)由题意可知函数f(x)的定义域为(1,+∞),f′(x)=
1
x−1
2a
x2
x2−2ax+2a
x2(x−1)

设g(x)=x2-2ax+2a,△=4a2-8a=4a(a-2),
①当△≤0,即0≤a≤2,g(x)≥0,
∴f′(x)≥0,f(x)在(1,+∞)上单调递增.
②当a<0时,g(x)的对称轴为x=a,当x>1时,由二次函数的单调性可知g(x)>g(1)>0,
∴f′(x)>0,f(x)在(1,+∞)上单调递增.
③当a>2时,设x1,x2(x1<x2)是方程x2-2ax+2a=0的两个根,则x1=a−
a2−2a
>1,x2=a+
a2−2a

当1<x<x1或x>x2时,f′(x)>0,f(x)在(1,x1),(x2,+∞)上是增函数.
当x1<x<x2时,f′(x)<0,f(x)在(x1,x2)上是减函数.
综上可知:当a≤2时,f(x)在(1,+∞)上单调递增;
          当a>2时,f(x)的单调增区间为(1,x1),(x2,+∞),单调递减区间为(x1,x2).
(2)
ln(x−1)
x−2
a
x
可化为
1
x−2
[ln(x−1)+
2a
x
−a]>0
,即
1
x−2
[f(x)−a]>0
,(*)
令h(x)=f(x)-a,由(1)知:
①当a≤2时,f(x)在(1,+∞)上是增函数,所以h(x)在(1,+∞)是增函数.
因为当1<x<2时,h(x)<h(2)=0,∴(*)式成立;
当x>2时,h(x)>h(2)=0,∴(*)成立;
所以当a≤2时,(*)成立
②当a>2时,因为f(x)在(x1,2)上是减函数,所以h(x)在(x1,2)上是减函数,所以当x1<x<2时,h(x)>h(2)=0,(*)不成立.
综上可知,a的取值范围为(-∞,2].
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