解题思路:(1)先求导,再令导数等于0,解导数大于0得函数的增区间,解导数小于0得函数的减区间.(2)可将问题转化为在[2,c+1]上f(x)<1恒成立问题,即在[2,c+1]上f(x)max<1.先求导
f′(x)=2ax−
4
x−1
=
2(a
x
2
−ax−2)
x−1
,因为x∈[2,c+1],故可只讨论分子的正负问题,不妨令g(x)=ax2-ax-2,讨论g(x)在区间[2,c+1]上的正负问题,同时注意对a的讨论.根据导数正得增区间导数负得减区间,再根据函数的单调性求函数的最值.
(1)当a=1时,f(x)=x2-4ln(x-1),x∈(1,+∞),
∴f(x)=2x-[4/x−1]=
2x2−2x−4
x−1=
2(x+1)(x−2)
x−1,
令f′(x)=0,解得:x=2,
∴a=1时,f(x)的单调递增区间为(2,+∞),单调递减区间为(1,2).
(2)∵对任意m∈[2,e+1],直线PM的倾斜角都是钝角,
∴对任意m∈[2,e+1],直线PM的斜率小于0,
即
f(m)−1
m−1<0,f(m)<1,
即f(x)在区间[2,e+1]上的最大值小于1,
f(x)=
2(ax2−ax−2)
x−1,x∈(1,+∞),
令g(x)=aa2-ax-2
①当a=0时,f(x)=-4ln(x-1)在[2,e+1]上单调递减,
f(x)max=f(2)=0<1,显然成立,
∴a=0.
②当a<0时,二次函数g(x)的图象开口向下,
且g(0)=-2,g(1)=-2,
∀x∈(1,+∞),g(x)<0,
故f′(x)<0,f(x)在(1,+∞)上单调递减,
故f(x)在[2,e+1]上单调递减,f(x)max=f(2)=4a<0,显然成立,
∴a<0.
(3)当a>0时,二次函数g(x)的图象开口向上,
且g(0)=-2,g(1)=-2.
所以∃x0∈(1,+∞),当x∈(1,x0)时,g(x)<0. 当x∈(x0,+∞)时,g(x)>0;
所以f(x)在区间(1,+∞)内先递减再递增.
故f(x)在区间[2,e+1]上的最大值只能是f(2)或f(e+1).
∴
f(2)<1
f(e+1)<1,即:
4a<1
a(e+1)2−4<1,
∴0<a<[1/4].
综上:a<[1/4].
点评:
本题考点: 利用导数研究函数的单调性;利用导数研究曲线上某点切线方程.
考点点评: 本题考察了用导数研究函数的性质;渗透了分类讨论思想,本题是一道综合题.