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(2013•沈阳二模)已知函数f(x)=
x2
2
+a3ln(x-a-a2)
,a∈R且a≠0.
(1)讨论函数f(x)的单调性;
(2)当a<0时,若a2+a<x1x2a2-a,证明:
f(x2)-f(x1)
x2-x1
a2
2
-a
分析:(1)对f(x)求导数,得f'(x)=
(x -a)(x-a2)
x-a-a2
,再分a的正负讨论a、a+a2和a2的大小关系,即可得到f(x)单调性的两种情况,得到函数f(x)的单调区间;
(2)原不等式进行化简,等价变形得f(x2)-(
1
2
a2-a
)x2<f(x1)-(
1
2
a2-a
)x1.因此转化为证明函数h(x)=f(x)-(
1
2
a2-a
)x在区间(a2+a,a2-a)内单调递减,而h'(x)=
x2-
3
2
a2x+
a4
2
+
a3
2
-a2
x-a-a2
,通过研究分子对应二次函数在区间[a2+a,a2-a]上的取值,可得h'(x)<0在x∈[a2+a,a2-a]上恒成立,因此h(x)=f(x)-(
1
2
a2-a
)x在区间(a2+a,a2-a)内是减函数,从而得到原不等式成立.
解答:解:(1)由题意,可得f'(x)=x+
a3
x-a-a2
=
x2-(a+a2)x+a3
x-a-a2
=
(x -a)(x-a2)
x-a-a2
.…(2分)
令f'(x)>0,因为x-a-a2>0故(x-a)(x-a2)>0.
当a>0时,因为a+a2>a且a+a2>a2,所以上不等式的解为(a+a2,+∞),
因此,此时函数f(x)在(a+a2,+∞)上单调递增.…(4分)
当a<0时,因为a<a+a2<a2,所以上不等式的解为(a2,+∞),
从而此时函数f(x)在(a2,+∞)上单调递增,同理此时f(x)在(a+a2<a2)上单调递减.…(6分)
(2)要证原不等式成立,只须证明f(x2)-f(x1)<(x2-x1)(
1
2
a2-a
),
只须证明f(x2)-(
1
2
a2-a
)x2<f(x1)-(
1
2
a2-a
)x1
因为a2+a<x1x2a2-a
所以原不等式等价于函数h(x)=f(x)-(
1
2
a2-a
)x在区间(a2+a,a2-a)内单调递减.…(8分)
由(1)知h'(x)=x-(
1
2
a2-a
)+
a3
x-a-a2
=
x2-
3
2
a2x+
a4
2
+
a3
2
-a2
x-a-a2

因为x-a-a2>0,所以考察函数g(x)=x2-
3
2
a2x
+
a4
2
+
a3
2
-a2,x∈[a2+a,a2-a].
a2+a+a2-a
2
=a2
3a2
4
,且g(x)图象的对称轴x=
3a2
4
∈[a2+a,a2-a],
∴g(x)≤g(a2-a)=0.…(10分)
从而可得h'(x)<0在x∈[a2+a,a2-a]上恒成立,
所以函数h(x)=f(x)-(
1
2
a2-a
)x在(a2+a,a2-a)内单调递减.
从而可得原命题成立    …(12分)
点评:本题给出含有自然对数的基本初等函数,求函数的单调区间并依此证明不等式在给定条件下成立.着重考查了基本初等函数的性质、利用导数研究函数的单调性和不等式的性质等知识,属于中档题.
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