已知函数f(x)=(1+x)ln(1+x),g(x)=kx2+x,

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  • 解题思路:(1)由已知得f′(x)=ln(1+x)+1,令f′(x)=0,得:x=1e-1,利用导数的性质进行分类讨论,能求出函数f(x)=a的解的个数.(2)令ϕ(x)=f(x)-g(x)=(1+x)ln(1+x)-kx2-x,则ϕ′(x)=ln(1+x)-2kx,利用导数性质进行分类讨论,能求出k的最小值.(3)取k=12,得ln(1+x)≤12((1+x)-11+x),取x=n-1 得1n+2lnn≤n,由此利用累加法能证明Sn+2lnn!≥n(n+1)2.

    (1)∵f(x)=(1+x)ln(1+x),

    ∴f′(x)=ln(1+x)+1,

    令f′(x)=0,得:x=[1/e]-1,

    ∴当x∈(-1,[1/e]-1)时,f′(x)<0,f(x)在(-1,[1/e]-1)上单调递减,

    同理,(x)在([1/e]-1,+∞)上单调递增,

    ∴当x=[1/e]-1时,f极小=-[1/e],

    又x∈(-1,[1/e]-1)时,f(x)<0,

    ∴①当a<-[1/e]时,方程f(x)=a无解;

    ②当a=-[1/e]或a≥0时,方程f(x)=a有一解;

    ③当-[1/e]<a<0时,方程f(x)=a有两解.

    (2)令ϕ(x)=f(x)-g(x)=(1+x)ln(1+x)-kx2-x

    则ϕ′(x)=ln(1+x)-2kx,

    令h(x)=ln(1+x)-2kx,

    则h′(x)=[1/1+x]-2k,

    ∵x≥0,∴[1/1+x]∈(0,1].

    ①当k≥[1/2]时,2k≥1,h′(x)=[1/1+x]-2k≤0,

    ∴h(x)在[0,+∞)上单调递减,

    ∴h(x)≤h(0)=0,

    即ϕ′(x)≤0,∴ϕ(x)在[0,+∞)上单调递减,

    ∴ϕ(x)≤ϕ(0)=0∴f(x)≤g(x),

    ∴当k≥[1/2]时满足题意;

    ②当k≤0时,h′(x)=[1/1+x]-2k>0,

    ∴h(x)在[0,+∞)上单调递增,

    ∴h(x)≥h(0)=0,即ϕ′(x)≥0,

    ∴ϕ(x)在[0,+∞)上单调递增,

    ∴ϕ(x)≥ϕ(0)=0,∴f(x)≥g(x),∴当k≤0时不合题意;

    ③当0<k<[1/2]时,由h′(x)=[1/1+x]-2k=0,得:x=[1−2k/2k]>0,

    当x∈(0,[1−2k/2k])时,h(x)单调递增,

    ∴h(x)>0,即ϕ′(x)>0,

    ∴ϕ(x)在(0,[1−2k/2k])上单调递增,∴ϕ(x)>0,

    即f(x)>g(x),∴不合题意.

    综上,k的取值范围是[[1/2],+∞),故k的最小值为[1/2].

    (3)证明:由(2)知,取k=[1/2],得:(1+x)ln(1+x)≤[1/2]x2+x,

    变形得:ln(1+x)≤[x2+2x

    2(1+x)=

    (1+x)2−1

    2(1+x)=

    1/2]((1+x)-[1/1+x]);

    取x=n-1 得:lnn≤[1/2](n-[1/n]),即:[1/n]+2lnn≤n,

    ∴[1/1]+2ln1≤1,

    [1/2]+2ln2≤2,

    [1/3]+2ln3≤3,

    [1/n]+2lnn≤n,

    以上各式相加得:([1/1]+[1/2]+[1/3]+…+[1/n])+2(ln1+ln2+ln3+…+lnn)≤1+2+…+n

    ∴Sn+2lnn!≥

    n(n+1)

    2.

    点评:

    本题考点: 数列与函数的综合;利用导数求闭区间上函数的最值.

    考点点评: 本题考查方程的解的个数的讨论,考查实数的最小值的求法,考查不等式的证明,解题时要认真审题,注意导数性质的合理运用.