1. 将双变量差商不等式转化为导数不等式条件
令 x1=p+1,x2=q+1。因为 p,q∈(0,1) 且 p=q,所以 x1,x2∈(1,2) 且 x1=x2。
原不等式可化为:
x1−x2f(x1)−f(x2)>1
这说明函数 g(x)=f(x)−x 在区间 (1,2) 上是严格单调递增的。
根据导数与单调性的关系,这等价于 g′(x)=f′(x)−1≥0 在区间 (1,2) 内恒成立,即:
f′(x)≥1 在区间 (1,2) 内恒成立。
2. 对函数求导并进行参变分离
已知 f(x)=aln(x+1)−x2,其定义域为 (−1,+∞)。
对其求导得:
f′(x)=x+1a−2x
由 f′(x)≥1 在 (1,2) 内恒成立,得:
x+1a−2x≥1⟹x+1a≥2x+1
因为当 x∈(1,2) 时 x+1>0,所以不等式两边同乘以 x+1 得:
a≥(2x+1)(x+1)=2x2+3x+1 恒成立。
3. 求二次函数的最值并确定参数的范围
设 h(x)=2x2+3x+1。
因为二次函数 h(x) 的对称轴为 x=−43,所以 h(x) 在区间 (1,2) 上单调递增。
当 x→2− 时,h(x) 趋于其最大值:
h(2)=2×22+3×2+1=15
因此,要使 a≥h(x) 在 (1,2) 内恒成立,只需:
a≥15
所以实数 a 的取值范围为 [15,+∞)。
对比选项,正确答案为 A。