已知函数f(x)=ln2(1+x)−x21+x.

2个回答

  • 解题思路:(Ⅰ)①函数f(x)的定义域是(-1,+∞)求f′(x)判断f′(x)正负②由于f′(x)比较复杂令分子为g(x)判断g(x)单调性从而判断函数值正负③再令h(x)=g′(x),可求当-1<x<0时,h'(x)>0,h(x)在(-1,0)上为增函数,当x>0时,h'(x)<0,h(x)在(0,+∞)上为减函数h(x)在x=0处取得极大值,而h(0)=0,所以g'(x)<0函数g(x)在(-1,+∞)上为减函数于是当-1<x<0时,g(x)>g(0)=0,当x>0时,g(x)<g(0)=0.

    (Ⅱ)借用(Ⅰ)结论将题设中不等式变形即可求出a最大值.

    (Ⅰ)函数f(x)的定义域是(-1,+∞),f′(x)=

    2ln(1+x)

    1+x−

    x2+2x

    (1+x)2=

    2(1+x)ln(1+x)−x2−2x

    (1+x)2.

    设g(x)=2(1+x)ln(1+x)-x2-2x,则g'(x)=2ln(1+x)-2x.

    令h(x)=2ln(1+x)-2x,则h′(x)=

    2

    1+x−2=

    −2x

    1+x.

    当-1<x<0时,h'(x)>0,h(x)在(-1,0)上为增函数,

    当x>0时,h'(x)<0,h(x)在(0,+∞)上为减函数.

    所以h(x)在x=0处取得极大值,而h(0)=0,所以g'(x)<0(x≠0),

    函数g(x)在(-1,+∞)上为减函数.

    于是当-1<x<0时,g(x)>g(0)=0,

    当x>0时,g(x)<g(0)=0.

    所以,当-1<x<0时,f'(x)>0,f(x)在(-1,0)上为增函数.

    当x>0时,f'(x)<0,f(x)在(0,+∞)上为减函数.

    故函数f(x)的单调递增区间为(-1,0),单调递减区间为(0,+∞).

    (Ⅱ)不等式(1+

    1

    n)n+a≤e等价于不等式(n+a)ln(1+

    1

    n)≤1.

    由1+

    1

    n>1知,a≤

    1

    ln(1+

    1

    n)−n.

    设G(x)=

    1

    ln(1+x)−

    1

    x,x∈(0,1],

    则G′(x)=−

    1

    (1+x)ln2(1+x)+

    1

    x2=

    (1+x)ln2(1+x)−x2

    x2(1+x)ln2(1+x).

    由(Ⅰ)知,ln2(1+x)−

    x2

    1+x≤0,即(1+x)ln2(1+x)-x2≤0.

    所以G'(x)<0,x∈(0,1],于是G(x)在(0,1]上为减函数.

    故函数G(x)在(0,1]上的最小值为G(1)=

    1

    ln2−1.

    所以a的最大值为

    1

    ln2−1.

    点评:

    本题考点: 利用导数研究函数的单调性;函数恒成立问题;利用导数求闭区间上函数的最值.

    考点点评: 本题考查函数单调性问题由于导函数过于复杂方法中多次求导