已知函数f(x)=x-ln(x+a).(a是常数)

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  • 解题思路:(I)①求f′(x)②解不等式f′(x)>0得单增区间③f′(x)<0得单调递减区间(II)①f'(1)=0,得a=0 f(x)=x-lnx,②f(x)+2x=x2+b,即x-lnx+2x=x2+b,∴x2-3x+lnx+b=0,③【0.5,2]上有两根则f(x)两次穿过x轴:g(0.5)≥0,g(1)<0,g(2)≥0可解b范围(III)由(I)和(II)可知a=0,x∈[0.5,+∞) f(x)≥f(1),即lnx≤x-1∴x>1时,lnx<x-1令x=1+1n2得ln(1+1n2)<1n2,∴n≥2,加以变形便有所求证明

    (Ⅰ)由已知由函数f(x)的定义域为x>-a,f′(x)=1−

    1

    x+a=

    x+a−1

    x+a,

    ∵-a<-a+1,

    ∴由f'(x)>0,得x>-a+1,

    由f'(x)<0,得-a<x<-a+1,

    所以函数f(x)的减区间为(-a,-a+1),增区间为(-a+1,+∞).(4分)

    (II)由题意,得f'(1)=0,

    ∴a=0.(5分)

    ∴由(Ⅰ)知f(x)=x-lnx,

    ∴f(x)+2x=x2+b,即x-lnx+2x=x2+b,

    ∴x2-3x+lnx+b=0,

    设g(x)=x2-3x+lnx+b(x>0),

    则g'(x)=2x-3+[1/x=

    2x2−3x+1

    x=

    (2x−1)(x−1)

    x]

    当x∈[

    1

    2,2]变化时,g'(x),g(x)的变化情况如下表:(6分)

    ∵方程f(x)+2x=x2+b在[0.5,2]上恰有两个不相等的实数根,

    g(

    1

    2)≥0

    g(1)<0

    g(2)≥0,∴

    b−

    5

    4−ln2≥0

    b−2<0

    g(2)≥0,

    ∴[5/4]+ln2≤b<2,即b∈[

    5

    4ln2,2).(8分)

    (III)由(I)和(II)可知当a=0,x∈[

    1

    2,+∞)时,f(x)≥f(1),

    即lnx≤x-1,

    ∴当x>1时,lnx<x-1.(10分)

    令x=1+

    1

    n2(n≥2,n∈N*),

    则ln(1+

    1

    n2)<

    1

    n2.

    所以当n≥2,n∈N*时,

    ln(1+

    1

    22)+ln(1+

    1

    32)+…+ln(1+

    1

    n2)<

    1

    22+

    1

    32++

    1

    n2<

    1

    1×2+

    1

    2×3++

    1

    n×(n−1)=1−

    1

    n<1,

    即ln(1+

    1

    22)(1+

    1

    32)(1+

    1

    n2)<1,

    ∴(1+

    1

    22)(1+

    1

    32)(1+

    1

    n2)<e.(12分)

    点评:

    本题考点: 利用导数研究函数的单调性;函数与方程的综合运用;函数在某点取得极值的条件;不等式的证明.

    考点点评: 本题考查导数应用求函数单调区间