题目内容

已知函数f(x)=(a+1)lnx+ax2+1
(1)讨论函数f(x)的单调性;
(2)设a<-1.如果对任意x1,x2∈(0,+∞),|f(x1)-f(x2)|≥4|x1-x2|,求a的取值范围.
分析:(1)先确定函数的定义域然后求导数fˊ(x),在函数的定义域内解不等式fˊ(x)>0和fˊ(x)<0,求出单调区间.
(2)根据第一问的单调性先对|f(x1)-f(x2)|≥4|x1-x2|进行化简整理,转化成研究g(x)=f(x)+4x在(0,+∞)单调减函数,再利用参数分离法求出a的范围.
解答:解:(Ⅰ)f(x)的定义域为(0,+∞).f′(x)=
a+1
x
+2ax=
2ax2+a+1
x

当a≥0时,f′(x)>0,故f(x)在(0,+∞)单调增加;
当a≤-1时,f′(x)<0,故f(x)在(0,+∞)单调减少;
当-1<a<0时,令f′(x)=0,解得x=
-
a+1
2a

则当x∈(0,
-
a+1
2a
)
时,f'(x)>0;x∈(
-
a+1
2a
,+∞)
时,f'(x)<0.
故f(x)在(0,
-
a+1
2a
)
单调增加,在(
-
a+1
2a
,+∞)
单调减少.
(Ⅱ)不妨假设x1≥x2,而a<-1,由(Ⅰ)知在(0,+∞)单调减少,
从而?x1,x2∈(0,+∞),|f(x1)-f(x2)|≥4|x1-x2|
等价于?x1,x2∈(0,+∞),f(x2)+4x2≥f(x1)+4x1
令g(x)=f(x)+4x,则g′(x)=
a+1
x
+2ax+4

①等价于g(x)在(0,+∞)单调减少,即
a+1
x
+2ax+4≤0

从而a≤
-4x-1
2x2+1
=
(2x-1)2-4x2-2
2x2+1
=
(2x-1)2
2x2+1
-2

故a的取值范围为(-∞,-2].(12分)
点评:本小题主要考查函数的导数,单调性,极值,不等式等基础知识,考查综合利用数学知识分析问题、解决问题的能力.
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