解题思路:(1)先求函数的定义域,然后求导函数,令导数大于0(小于0),从而求出函数的单调区间;
(2)由(1)得f(x)在
x∈[
1
e
−1,e−1]
的单调性,进一步求出f(x)max,得到m的范围;
(3)方程f(x)=x2+x+a,即x-a+1-ln(1+x)2=0,构造函数g(x)=x-a+1-ln(1+x)2,确定函数g(x)在[0,1]上递减,在[1,2]上递增,从而问题等价于只须g(x)=0在[0,1)和(1,2]上各有一个实根,故可求.
(1)函数定义域为(-∞,-1)∪(-1,+∞),∵f′(x)=2[(x+1)−
1
x+1]=
2x(x+2)
x+1,
由f'(x)>0,得-2<x<-1或x>0,由f'(x)<0,得x<-2或-1<x<0.
则递增区间是(-2,-1),(0,+∞),递减区间是(-∞,-2),(-1,0).------------(4分)
(2)由f′(x)=
2x(x+2)
x+1=0,得x=0或x=-2
由(1)知,f(x)在[
1
e−1,0]上递减,在[0,e-1]上递增-------------(6分)
又f(
1
e−1)=
1
e2+2,f(e−1)=e2−2,且e2−2>
1
e2+2
∴x∈[
1
e−1,e−1]时,[f(x)]max=e2-2,
故m>e2-2时,不等式f(x)<m恒成立-------------------------(9分)
(3)方程f(x)=x2+x+a,即x-a+1-ln(1+x)2=0
记g(x)=x-a+1-ln(1+x)2,则g′(x)=1−
2
1+x=
x−1
x+1
由g'(x)>0,得x<-1或x>1,由g'(x)<0,得-1<x<1.
∴g(x)在[0,1]上递减,在[1,2]上递增(11分)
为使f(x)=x2+x+a在[0,2]上恰好有两个相异的实根,只须g(x)=0在[0,1)和(1,2]上各有一个实根,
于是有{
g(0)≥0,
g(1)<0,
g(2)≥0.解得2-2ln2<a≤3-2ln3--------(15分)
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: 本题以函数为载体,考查函数的单调性,考查函数的最值,同时考查了方程根的讨论.解决不等式恒成立求参数的范围,一般是将参数分离出来,通过构造函数,利用导数求出函数的单调性进一步求出函数的最值,得到参数的范围.