设函数f(x)=(1+x)2-2ln(1+x)

1个回答

  • 解题思路:(1)依题意得f(x)max≥m,x∈[0,e-1],求导数,求得函数的单调性,从而可得函数的最大值;

    (2)求导函数,求得函数的单调性与最值,从而可得p的最小值;

    (3)先证明ln(1+x)≤x,令

    x=

    1

    n

    (n∈

    N

    *

    )

    ,则x∈(0,1)代入上面不等式得:

    ln(1+

    1

    n

    )<

    1

    n

    ,从而可得

    ln(n+1)−lnn<

    1

    n

    .利用叠加法可得结论.

    (1)依题意得f(x)max≥m,x∈[0,e-1]

    ∵f′(x)=2(1+x)−

    2

    1+x=

    2x(x+2)

    x+1,而函数f(x)的定义域为(-1,+∞)

    ∴f(x)在(-1,0)上为减函数,在(0,+∞)上为增函数,

    ∴f(x)在[0,e-1]上为增函数,∴f(x)max=f(e−1)=e2−2

    ∴实数m的取值范围为m≤e2-2

    (2)g(x)=f(x)-x2-1=2x-2ln(1+x)=2[x-ln(1+x)],∴g′(x)=2(1−

    1

    1+x)=

    2x

    1+x

    显然,函数g(x)在(-1,0)上为减函数,在(0,+∞)上为增函数

    ∴函数g(x)的最小值为g(0)=0

    ∴要使方程g(x)=p至少有一个解,则p≥0,即p的最小值为0

    (3)证明:由(2)可知:g(x)=2[x-ln(1+x)]≥0在(-1,+∞)上恒成立

    所以ln(1+x)≤x,当且仅当x=0时等号成立

    令x=

    1

    n(n∈N*),则x∈(0,1)代入上面不等式得:ln(1+

    1

    n)<

    1

    n

    即ln

    n+1

    n<

    1

    n,即ln(n+1)−lnn<

    1

    n

    所以ln2-ln1<1,ln3−ln2<

    1

    2,ln4−ln3<

    1

    3,…,ln(n+1)−lnn<

    1

    n

    将以上n个等式相加即可得到:ln(n+1)<1+

    1

    2+

    1

    3+…+

    1

    n

    点评:

    本题考点: 利用导数研究函数的单调性;函数恒成立问题.

    考点点评: 本题考查导数知识的运用,考查函数的单调性与最值,考查不等式的证明,考查恒成立问题,属于中档题.