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21、(本题满分12分)已知函数,a>1.

  (Ⅰ)讨论函数f(x)的单调性;

  (Ⅱ)证明:若1<a<5,则对任意x1,x2∈(0,+∞),x1≠x2,有


答案与解析:

解:(Ⅰ)f(x)的定义域为(0,+∞).

(2分)

(i)若a-1=1即a=2,则,故f(x)在(0,+∞)单调增加.(3分)

(ii)若a-1<1,而a>1,故1<a<2,则当x∈(a-1,1)时,f′(x)<0;

当x∈(0,a-1)及x∈(1,+∞)时,f′(x)>0.

故f(x)在(a-1,1)单调减少,在(0,a-1),(1,+∞)单调增加.(4分)

(iii)若a-1>1,即a>2,同理可得f(x)在(1,a-1)单调减少,在(0,1),(a-1,+∞)单调增加.(5分)

(Ⅱ)令

由于1<a<5,故g′(x)>0,即g(x)在(0,+∞)单调增加,从而当x1>x2>0时有g(x1)-g(x2)>0,即f(x1)-f(x2)+x1-x2>0,故,当0<x1<x2时,有.(12分)

考点:用导数研究函数的性质.