解题思路:(1)当
a=−
1
4
时,直接对f(x)求导,解不等式f′(x)>0和f′(x)<0,即可求函数f(x)的单调区间;
(2)根据函数f(x)在区间[1,+∞)上为减函数可确定a≤
−
1
2x(x+1)
,又
−
1
2x(x+1)
最小值为
−
1
4
,从而可确定a的取值范围;
(3)不等式f(x)-x≤0可化简为ax2+ln(x+1)-x≤0,分情况讨论,a=0,a<0和a>0时ax2+ln(x+1)-x≤0是否恒成立即可.
(1)当a=−
1
4时,f(x)=−
1
4x2+ln(x+1)(x>−1),
∴f′(x)=−
1
2x+
1
x+1=−
(x+2)(x−1)
x+1
解f′(x)>0得-1<x<1;
解f′(x)<0得x>1.
∴f(x)的单调递增区间是(-1,1),单调递减区间是(1,+∞).
(2)因为函数f(x)在区间[1,+∞)上为减函数,
∴f′(x)=2ax+
1
x+1≤0对∀x∈[1,+∞)恒成立
即a≤−
1
2x(x+1)对∀x∈[1,+∞)恒成立
∴a≤-[1/4].
(3)∵当x∈[0,+∞)时,不等式f(x)-x≤0恒成立,
即ax2+ln(x+1)-x≤0恒成立,
设g(x)=ax2+ln(x+1)-x(x≥0),
只需g(x)min≤0即可
由g′(x)=2ax+
1
x+1−1=
x[2ax+(2a−1)]
x+1
①当a=0时,g′(x)=−
x
x+1,
当x>0时,g′(x)<0,函数g(x)在(0,+∞)上单调递减,
∴g(x)≤g(0)=0成立
②当a>0时,令g′(x)=0,
∵x≥0,
∴解得x=
1
2a−1
1)当[1/2a−1<0,即a>
1
2]时,在区间(0,+∞)上g′(x)>0,
则函数g(x)在(0.+∞)上单调递增,
∴g(x)在[0,+∞)上无最大值,不合题设.
2)当[1/2a−1≥0时,即0<a≤
1
2]时,在区间(0,
1
2a−1)上g′(x)<0;
在区间(
1
2a−1,+∞)上g′(x)>0.
∴函数g(x)在区间(0,
1
2a−1)上单调递减,在区间(
1
2a−1,+∞)上单调递增,
同样g(x)在[0,+∞)无最大值,不满足条件.
③当a<0时,由x≥0,故2ax+(2a-1)<0,
∴g′(x)=
x[2ax+(2a−1)]
x+1<0,
∴函数g(x)在[0,+∞)上单调递减,
∴g(x)≤g(0)=0成立,
综上所述,实数a的取值范围是(-∞,0].
点评:
本题考点: 导数在最大值、最小值问题中的应用.
考点点评: 本题考查导数在求函数单调性和最值中的应用,以及不等式恒成立问题的解决技巧,考查分类讨论的数学思想,属于难题.