解题思路:(1)由已知中f(x)在[α,β]上为减函数函数f(x)=
lo
g
a
x−2
x+2
的定义域为[α,β],值域为[logaa(β-1),logaa(α-1)],我们可得
lo
g
a
α−2
α+2
=f(x
)
max
=lo
g
a
a(α−1)
,根据对数式中底数及真数的限制条件,可得α>2,同理β>2,故关于x的方程
lo
g
a
x−2
x+2
=lo
g
a
a(x−1)
在(2,+∞)内有二不等实根α、β.由此构造关于a的不等式组,解不等式组即可求出a的取值范围;
(2)令Φ(x)=ax2+(a-1)x+2(1-a),我们易得Φ(2)•Φ(4)<0,进而根据零点存在定理,结合(1)中的结论,得到答案;
(3)由已知中函数g(x)=logaa(x-1)-
lo
g
a
x−2
x+2
,x∈[α,β]的解析式,我们利用导数法,可以判断出函数的单调性,进而得到M=g(4)=loga9+1,结合(1)中a的取值范围,即可得到答案.
解.(1)按题意,得loga
α−2
α+2=f(x)max=logaa(α−1).
∴
α−2
α+2>0
α−1>0即 α>2. (3分)
又loga
β−2
β+2=fmin(x)=logaa(β−1)
∴关于x的方程loga
x−2
x+2=logaa(x−1).
在(2,+∞)内有二不等实根x=α、β.
⇔关于x的二次方程ax2+(a-1)x+2(1-a)=0在(2,+∞)内有二异根α、β.
⇔
a>0且a≠1
△=(a−1)2+8a(a−1)>0
−
a−1
2a>2
4a+2(a−1)+2(1−a)>0⇔0<a<
1
9.
故 0<a<
1
9. (6分)
(2)令Φ(x)=ax2+(a-1)x+2(1-a),
则Φ(2)•Φ(4)=4a•(18a-2)=8a(9a-1)<0.
∴2<α<4<β. (10分)
(3)∵g(x)=loga
(x−1)(x+2)
x−2+1,
g′(x)=
1
lna•
x−2
(x−1)(x+2)•
(2x+1)(x−2)−(x2+x−2)
(x−2)2
=[1/lna•
x(x−4)
(x+2)(x−1)(x−2)].
∵lna<0,
∴当x∈(α,4)时,g'(x)>0;
当x∈(4,β)是g'(x)<0.
又g(x)在[α,β]上连接,
∴g(x)在[α,4]上递增,在[4,β]上递减.
故 M=g(4)=loga9+1=loga9a. (12分)
∵0<a<
1
9,
∴0<9a<1.
故M>0.
若M≥1,则9a=aM.
∴9=aM-1≤1,矛盾.
故0<M<1.(15分)
点评:
本题考点: 利用导数研究函数的单调性;导数的运算;利用导数求闭区间上函数的最值.
考点点评: 本题考查的知识点是利用导数研究函数的单调性,导数的运算,利用导数求闭区间上函数的最值,其中(1)的关键是根据函数的单调性将问题转化为关于x的方程logax−2x+2=logaa(x−1)在(2,+∞)内有二不等实根α、β.并由此构造关于a的不等式组,(2)的关键是构造函数Φ(x)=ax2+(a-1)x+2(1-a),将问题转化为函数零点判断问题,(3)的关键是利用导数法,判断出M=g(4).