已知函数f(x)=ax-ln(x+1)(a∈R),

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  • 解题思路:(Ⅰ)对函数f(x)求导,当导数f'(x)大于0时可求单调增区间,当导数f'(x)小于0时可求单调减区间.

    (Ⅱ)由(Ⅰ)知,当a=1时,f(x)=x-ln(x+1)在(0,+∞)上为增函数,所以,当x>0时,f(x)>f(0)=0,即x>ln(x+1),所以

    1

    k

    >ln(

    1

    k

    +1)=ln

    1+k

    k

    k=1,2,…,n

    ,分别代入相加即可证明;

    (Ⅲ)设h(x)=x-x2,因为f(0)=h(0)=0,所以要使f(x)≥g(x)≥h(x),则直线g(x)=kx+b必为f(x)和h(x)在点x=0处的公共切线,由h'(0)=(1-2x)|x=0=1,得h(x)在点x=0处的切线方程为y=x,即g(x)=x,又由f'(0)=a-1=1,得a=2,再证明f(x)≥g(x)≥h(x)即可.

    (Ⅰ)f′(x)=a−

    1

    x+1=

    ax+a−1

    x+1(x>−1)…(2分)

    ①当a>0时,f′(x)>0⇔x>

    1

    a−1,f′(x)<0⇔−1<x<

    1

    a−1

    ②当a≤0时,f'(x)<0

    所以,当a>0时,f(x)的单调递减区间为(−1,

    1

    a−1),递增区间为(

    1

    a−1,+∞)

    当≤0时,f(x)的单调递减区间为(-1,+∞),无递增区间…(5分)

    (Ⅱ)由(Ⅰ)知,当a=1时,f(x)=x-ln(x+1)在(0,+∞)上为增函数,

    所以,当x>0时,f(x)>f(0)=0,即x>ln(x+1),

    所以

    1

    k>ln(

    1

    k+1)=ln

    1+k

    kk=1,2,…,n,…(7分)

    所以1+

    1

    2+

    1

    3+…+

    1

    n>ln

    2

    1+ln

    3

    2+…+ln

    1+n

    n=ln(

    2

    1•

    3

    2•…•

    1+n

    n)=ln(n+1),

    即当n∈N*时,1+

    1

    2+

    1

    3+…+

    1

    n>ln(n+1)…(9分)

    (Ⅲ)设h(x)=x-x2,因为f(0)=h(0)=0,所以要使f(x)≥g(x)≥h(x),

    则直线g(x)=kx+b必为f(x)和h(x)在点x=0处的公共切线,

    由h'(0)=(1-2x)|x=0=1,得h(x)在点x=0处的切线方程为y=x,即g(x)=x

    又由f'(0)=a-1=1,得a=2…(11分)

    下面证明f(x)≥g(x)≥h(x):

    设F(x)=f(x)-g(x)=x-ln(x+1),由(Ⅰ)知,F(x)在(-1,0)上单调递减,

    在(0,+∞)上单调递增,所以F(x)≥F(0)=0,即f(x)≥g(x),

    又g(x)-h(x)=x2≥0,即g(x)≥h(x),

    所以,当a=2时,存在一次函数g(x)=x,使得对任意x>-1都有f(x)≥g(x)≥x-x2…(14分)

    点评:

    本题考点: 利用导数研究函数的单调性;利用导数研究曲线上某点切线方程;反证法与放缩法.

    考点点评: 本题主要考查通过求函数的导数来确定函数增减区间的问题,考查不等式的证明,有一定的难度,技巧性较强.