解题思路:(1)利用求导法则求出函数f(x)的导函数,把导函数解析式通分化简,根据a为不大于零的常数,分a=0,a小于等于-1,以及a大于0小于-1三种情况分别讨论导函数的正负,并利用二次函数的图象与性质,进而确定函数的单调性;
(2)令a=-1,代入函数解析式,由第一问当a≤-1时,f(x)在(-∞,+∞)上单调递减,可得a=-1时,函数为减函数,故当x大于0时,f(x)小于f(0),而f(0)=0,故f(x)小于0,即ln(1+x2)<x,所证不等式左边取为e为底数的对数,利用对数的运算性质化简,并根据ln(1+x2)<x变形,再利用等比数列的前n项和公式化简,得出其中小于1,最后再根据对数的运算性质即可得证.
(1)f′(x)=
2x
1+x2+a=
ax2+2x+a
1+x2,(1分)
①当a=0时,∵f'(x)>0⇔2x>0,即x>0,f'(x)<0⇔2x<0,即x<0,
∴f(x)在(0,+∞)单调递增,在(-∞,0)单调递减;(3分)
②当
a<0
△≤0,即a≤-1时,f′(x)≤0对x∈R恒成立,
∴f(x)在(-∞,+∞)上单调递减;(5分)
③当-1<a<0时,∵f′(x)>0⇔ax2+2x+a>0⇔
−1+
1−a2
a<x<
−1−
1−a2
a,
f′(x)<0⇔ax2+2x+a<0⇔x<
−1+
1−a2
a或x>
−1−
1−a2
a,
∴f(x)在(
点评:
本题考点: 等比数列的前n项和;函数单调性的判断与证明;利用导数研究函数的单调性.
考点点评: 此题考查了求导法则,等比数列的前n项和公式,利用导函数的正负判断函数的单调性,二次函数的性质,不等式的证明,函数单调性的应用,以及对数的运算性质,利用了转化及分类讨论的思想,是一道综合性较强的中档题.