解题思路:(1)先对函数进行求导,根据导函数大于0原函数单调递增,导函数小于0原函数单调递减可得答案;
(2)由(1)可知,f(x)的最小值为
g(a)=f(
1
a
)=1−(a+1)ln(
1
a
+1)
,a>0,构造函数设
φ(x)=ln(x+1)−
x
x+1
,x∈(0,+∞),利用导数研究函数的单调性和最值,即可证明结论.
(1)由已知可得函数f(x)的定义域为(-1,+∞),
而 f′(x)=
a(x−
1
a)
x+1,
∵a>0,x>-1,∴当 −1<x<
1
a时,f'(x)<0,
当 x>
1
a时,f'(x)>0,
∴函数f(x)的单调递减区间是 (−1,
1
a),单调递增区间是 (
1
a,+∞).
(2)由(1)可知,f(x)的最小值
为 g(a)=f(
1
a)=1−(a+1)ln(
1
a+1),a>0.
要证明 −
1
a<g(a)<0,
只须证明 [1/a+1<ln(
1
a+1)<
1
a]成立.
设 φ(x)=ln(x+1)−
x
x+1,x∈(0,+∞).
则 φ′(x)=
1
x+1−
1
(1+x)2=
x
(1+x)2>0,
∴φ(x)在区间(0,+∞)上是增函数,∴φ(x)>φ(0)=0,即 ln(x+1)>
x
x+1.
取 x=
1
a得到 [1/a+1<ln(
1
a+1)成立.
设ψ(x)=ln(x+1)-x,x∈(0,+∞),同理可证ln(x+1)<x.
取 x=
1
a]得到 ln(
1
a+1)<
1
a成立.因此,−
1
a<g(a)<0.
点评:
本题考点: 利用导数研究函数的单调性;利用导数求闭区间上函数的最值.
考点点评: 本题以函数为载体,,主要考查利用导数研究函数的单调性,以此为主线,贯穿其中.但对以上第二个问题的解答,关键是构造函数,这是函数这一章节的重点和难点,属难题.