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.