解题思路:(Ⅰ)求导数,利用导数的正负,可求函数f(x)单调区间;
(Ⅱ)f(x)的最大值减去f(x)的最小值大于或等于e-1,由单调性知,f(x)的最大值是f(1)或f(-1),最小值f(0)=1,由f(1)-f(-1)的单调性,判断f(1)与f(-1)的大小关系,再由f(x)的最大值减去最小值f(0)大于或等于e-1求出a的取值范围.
(Ⅰ)函数f(x)的定义域为R,f'(x)=axlna+2x-lna=2x+(ax-1)lna.
令h(x)=f'(x)=2x+(ax-1)lna,h'(x)=2+axln2a,
当a>0,a≠1时,h'(x)>0,所以h(x)在R上是增函数,…(2分)
又h(0)=f'(0)=0,所以,f'(x)>0的解集为(0,+∞),f'(x)<0的解集为(-∞,0),
故函数f(x)的单调增区间为(0,+∞),单调减区间为(-∞,0)…(4分)
(Ⅱ)因为存在x1,x2∈[-1,1],使得|f(x1)-f(x2)|≥e-1成立,
而当x∈[-1,1]时|f(x1)-f(x2)|≤f(x)max-f(x)min,
所以只要f(x)max-f(x)min≥e-1…(6分)
又因为x,f'(x),f(x)的变化情况如下表所示:
x (-∞,0) 0 (0,+∞)
f'(x) - 0 +
f(x) 减函数 极小值 增函数所以f(x)在[-1,0]上是减函数,在[0,1]上是增函数,
所以当x∈[-1,1]时,f(x)的最小值f(x)min=f(0)=1,
f(x)的最大值f(x)max为f(-1)和f(1)中的最大值.…(8分)
因为f(1)−f(−1)=(a+1−lna)−(
1
a+1+lna)=a−
1
a−2lna,
令g(a)=a−
1
a−2lna(a>0),因为g′(a)=1+
1
a2−
2
a=(1−
1
a)2>0,
所以g(a)=a−
1
a−2lna在a∈(0,+∞)上是增函数.
而g(1)=0,故当a>1时,g(a)>0,即f(1)>f(-1);
当0<a<1时,g(a)<0,即f(1)<f(-1)…(10分)
所以,当a>1时,f(1)-f(0)≥e-1,即a-lna≥e-1,
而函数y=a-lna在a∈(1,+∞)上是增函数,解得a≥e;
当0<a<1时,f(-1)-f(0)≥e-1,即[1/a+lna≥e−1,函数y=
1
a+lna在a∈(0,1)上是减函数,解得0<a≤
1
e].
综上可知,所求a的取值范围为(0,
1
e]∪[e,+∞).…(12分)
点评:
本题考点: 导数在最大值、最小值问题中的应用;利用导数研究函数的单调性.
考点点评: 本题考查了基本函数导数公式,利用导数研究函数的单调性及利用导数求闭区间上函数的最值.属于难题.