Question

已知函數(shù)f（x）=（a+1）lnx+ax²+1．
（Ⅰ）討論函數(shù)f（x）的單調(diào)性；
（Ⅱ）設(shè)a≤-2，證明：對任意x₁，x₂∈（0，+∞），|f（x₁）-f（x₂）|≥4|x₁-x₂|．

Answer 1

【答案】分析：（1）先求出函數(shù)的定義域，然后對函數(shù)f（x）進(jìn)行求導(dǎo)，根據(jù)導(dǎo)函數(shù)大于0時原函數(shù)單調(diào)遞增、導(dǎo)函數(shù)小于0時原函數(shù)單調(diào)遞減對a分3種情況進(jìn)行討論．
（2）先根據(jù)a的范圍對函數(shù)f（x）的單調(diào)性進(jìn)行判斷，然后根據(jù)單調(diào)性去絕對值，將問題轉(zhuǎn)化為證明函數(shù)g（x）=f（x）+4x的單調(diào)性問題．
解答：解：（Ⅰ）f（x）的定義域為（0，+∞），．
當(dāng)a≥0時，f′（x）＞0，故f（x）在（0，+∞）單調(diào)增加；
當(dāng)a≤-1時，f′（x）＜0，故f（x）在（0，+∞）單調(diào)減少；
當(dāng)-1＜a＜0時，令f′（x）=0，解得x=．當(dāng)x∈（0，）時，f′（x）＞0；
x∈（，+∞）時，f′（x）＜0，
故f（x）在（0，）單調(diào)增加，在（，+∞）單調(diào)減少．
（Ⅱ）不妨假設(shè)x₁≤x₂．由于a≤-2，故f（x）在（0，+∞）單調(diào)遞減．
所以|f（x₁）-f（x₂）|≥4|x₁-x₂|等價于f（x₁）-f（x₂）≥4x₂-4x₁，
即f（x₂）+4x₂≤f（x₁）+4x₁．
令g（x）=f（x）+4x，則+4=．
于是g′（x）≤=≤0．
從而g（x）在（0，+∞）單調(diào)減少，故g（x₁）≥g（x₂），
即f（x₁）+4x₁≥f（x₂）+4x₂，故對任意x₁，x₂∈（0，+∞），|f（x₁）-f（x₂）|≥4|x₁-x₂|．
點評：本題主要考查函數(shù)的單調(diào)性與其導(dǎo)函數(shù)正負(fù)之間的關(guān)系，即當(dāng)導(dǎo)函數(shù)大于0時原函數(shù)單調(diào)遞增，當(dāng)導(dǎo)函數(shù)小于0時原函數(shù)單調(diào)遞減．