解题思路:(1)首先分别求出
f(
x
1
)+f(
x
2
)
2
与f(
x
1
+
x
2
2
);然后通过作差法或基本不等式等知识比较两代数式中部分的大小;最后得出两代数式整体的大小.
(2)(i)首先求出h(x)及其导函数h′(x);然后根据y=h′(x)在[1,+∞)上单调递增,得y=h′(x)的导函数大于等于0恒成立,则利用分离参数的方法可得关于a的不等式a≥-x2+lnx-1(x≥1)恒成立;再运用导数法求出-x2+lnx-1的最大值,此时a≥[-x2+lnx-1]max即可.
(ii)首先把h(x)表示成a为主元的函数h(x)=a2-(x+lnx)a+[1/2](x2+ln2x)+[1/4];然后利用配方法得P(a)=a2-(x+lnx)a+[1/2](x2+ln2x)=(a-[x+lnx/2])2+
(x−lnx)
2
4
≥
(x−lnx)
2
4
;再通过构造函数Q(x)=x-lnx,并由导数法求其最小值进而得P(a)的最小值;最后得h(x)的最小值,即问题得证.
(1)证明:由题意得,
f( x1)+f(x2)
2=
x21+
x22
2-a(x1+x2)-aln(x1x2),
f(
x1+x2
2)=(
x1+x2
2)2-a(x1+x2)-2aln
x1+x2
2
=(
x1+x2
2)2-a(x1+x2)-aln(
x1+x2
2)2
∵
x21+
x22
2-(
x1+x2
2)2=
(x1−x2) 2
4>0(x1≠x2),∴
x21+
x22
2>(
x1+x2
2)2 ①
又∵0<x1x2<(
x1+x2
2)2∴lnx1x2<ln(
x1+x2
2)2
∵a>0∴-alnx1x2>-aln(
x1+x2
2)2 ②
由①②知
f( x1)+f(x2)
2>f(
x1+x2
2).
(2)(i)h(x)=
f(x)+g(x)
2=[1/2]x2-ax-alnx+[1/2]ln2x+a2+[1/4].
∴h′(x)=x-a-[a/x]+[lnx/x]
令F(x)=h′(x)=x-a-[a/x]+[lnx/x],则y=F(x)在[1,+∞)上单调递增.
∴F′(x)=
x2−lnx+a+1
x2,则当x≥1时,x2-lnx+a+1≥0恒成立.
即x≥1时,a≥-x2+lnx-1恒成立.
令G(x)=-x2+lnx-1,则当x≥1时,G′(x)=
1−2x2
x<0.
∴G(x)=-x2+lnx-1在[1,+∞)上单调递减,从而G(x)max=G(1)=-2.
故a≥G(x)max=-2.即a的取值范围是[-2,+∞).
(ii)证明::h(x)=[1/2]x2-ax-alnx+[1/2]ln2x+a2+[1/4]=a2-(x+lnx)a+[1/2](x2+ln2x)+[1/4].
令P(a)=a2-(x+lnx)a+[1/2](x2+ln2x),则P(a)=(a-[x+lnx/2])2+
(x−lnx)2
4≥
(x−lnx)2
4.
令Q(x)=x-lnx,则Q′(x)=1-[1/x]=[x−1/x].
显然Q(x)在(0,1)上单调递减,在(1,+∞)上单调递增,
则Q(x)min=Q(1)=1,则P(a)≥[1/4].
故h(x)≥[1/4]+[1/4]=[1/2].
点评:
本题考点: 函数的单调性与导数的关系;不等式的综合;比较法.
考点点评: 本题主要考查函数单调性与导数的关系及最值与导数的关系,同时考查了不等式知识、比较法等;特别是导数法的连续运用是本题的难点.