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.