已知函数f(x)=ax2+ln(x+1).

1个回答

  • 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.