解题思路:(1)求导数,利用导数的正负,可得f(x)的单调区间;
(2)由(1)知,f(x)的极小值为f(0),极大值为f(a+1),利用
f(a+2)=aln2−
1
2
a
2
−a=−
1
2
a[a−2(ln2−1)]<0
,即可证明结论;
(3)求出|f(x2)-f(x1)|的最小值为
f(0)−f(1)=
4
5
ln
9
4
−
1
2
,即可求实数m的最大值.(
(1)f(x)的定义域为(a,+∞).f′(x)=
a
x−a−x+1=
−x2+(a+1)x
x−a.
令f'(x)=0,x=0或x=a+1.
当-1<a<0时,a+1>0,函数f(x)与f'(x)随x的变化情况如下表:
x(a,0)0(0,a+1)a+1(a+1,+∞)
f(x)-0+0-
f'(x)↘极小值↗极大值↘所以,函数f(x)的单调递增区间是(0,a+1),单调递减区间是(a,0)和(a+1,+∞).
当a=-1时,f′(x)=
−x2
x+1≤0.所以,函数f(x)的单调递减区间是(-1,+∞).
当a<-1时,a+1<0,函数f(x)与f'(x)随x的变化情况如下表:
x(a,a+1)a+1(a+1,0)0(0,+∞)
f(x)-0+0-
f'(x)↘极小值↗极大值↘所以,函数f(x)的单调递增区间是(a+1,0),单调递减区间是(a,a+1)和(0,+∞).
(2)证明:当-1<a<2(ln2-1)<0时,由(1)知,f(x)的极小值为f(0),极大值为f(a+1).
因为f(0)=aln(-a)>0,f(a+1)=−
1
2(a+1)2+(a+1)=
1
2(1−a2)>0,且f(x)在(a+1,+∞)上是减函数,所以f(x)至多有一个零点.
又因为f(a+2)=aln2−
1
2a2−a=−
1
2a[a−2(ln2−1)]<0,
所以函数f(x)只有一个零点x0,且a+1<x0<a+2.
(3)因为−1<−
4
5<2(ln2−1),所以,对任意x1,x2∈[0,x0]且x2-x1=1,
由(2)可知:x1∈[0,a+1),x2∈(a+1,x0],且x2≥1.
因为 函数f(x)在[0,a+1)上是增函数,在(a+1,+∞)上是减函数,
所以 f(x1)≥f(0),f(x2)≤f(1).
所以 f(x1)-f(x2)≥f(0)-f(1).
当a=−
4
5时,f(0)−f(1)=aln(
a
a−1)−
1
2=[4/5ln
9
4−
1
2]>0.
所以f(x1)-f(x2)≥f(0)-f(1)>0.
所以|f(x2)-f(x1)|的最小值为f(0)−f(1)=
4
5ln
9
4−
1
2.
所以使得|f(x2)-f(x1)|≥m恒成立的m的最大值为[4/5ln
9
4−
1
2].
点评:
本题考点: 导数在最大值、最小值问题中的应用;函数的零点;利用导数研究函数的单调性.
考点点评: 本题考查导数知识的综合运用,考查学生分析解决问题的能力,正确求导是关键.