设函数
f(x)=x2+aln(1+x) 有两个极值点
x1,
x2,且
x1<x2.
(1) 求
a 的取值范围,并讨论
f(x) 的单调性.
(2) 证明:
f(x2)>41−2ln2.
\begin{solution}
\begin{enumerate}
\item 函数的定义域为
(−1,+∞),且
f′(x)=2x+1+xa=1+x2x2+2x+a
要有两个定义域内的极值点,二次方程
2x2+2x+a=0 必须有两个不相等且都大于
−1 的根. 其根为
x1=2−1−1−2a
又
x2=2−1+1−2a.
两根不相等要求
a<21,而
x1>−1 要求
1−2a<1,即
a>0. 因此
在定义域内
1+x>0,而二次式
2x2+2x+a 在两根外为正、两根之间为负,所以
f(x) 在
(−1,x1) 和
(x2,+∞) 上单调递增,在
(x1,x2) 上单调递减.
\item 令
t=1+x2. 由
x2∈(−1,0) 且
0<a<21,有
21<t<1. 又因
f′(x2)=0,
a=−2x2(1+x2)=2t(1−t)
于是
f(x2)=(1−t)2+2t(1−t)lnt=:H(t)
求导得
H′(t)=2(1−2t)lnt
当
21<t<1 时,
1−2t<0 且
lnt<0,故
H′(t)>0. 因而
f(x2)=H(t)>H(21)=41+21ln21=41−2ln2
\end{enumerate}
\end{solution}