解题思路:(Ⅰ)由x+1>0,得f(x)的定义域为(-1,+∞).因为对x∈(-1,+∞),都有f(x)≥f(1),所以f(1)是函数f(x)的最小值,故有f′(1)=0由此能求出b.
(Ⅱ)由
f
′
(x)=2x+
b
x+1
,函数f(x)在定义域上是单调函数,知f′(x)≥0或f′(x)≤0在(_1,+∞)上恒成立.由此能求出实数b的取值范围.
(Ⅲ)当b=1时,函数f(x)=x2-ln(x+1).令h(x)=f(x)-x3=-x3+x2-ln(x+1),则
h
′
(x)=−3
x
2
+2x−
1
x+1
.由此入手能够证明
n
k=1
f(
1
k
) <1+
1
2
3
+
1
3
3
+…+
1
n
3
.
(Ⅰ)由x+1>0,得x>-1.
∴f(x)的定义域为(-1,+∞).…(1分)
因为对x∈(-1,+∞),都有f(x)≥f(1),
∴f(1)是函数f(x)的最小值,故有f′(1)=0.…(2分)
f′(x)=2x+
b
x+1,
∴2+[b/2]=0,解得b=-4.…(3分)
经检验,b=-4时,f(x)在(-1,1)上单调减,在(1,+∞)上单调增.
f(1)为最小值.故得证. …(4分)
(Ⅱ)∵f′(x)=2x+
b
x+1=
2x2+2x+b
x+1,
又函数f(x)在定义域上是单调函数,
∴f′(x)≥0或f′(x)≤0在(_1,+∞)上恒成立.…(6分)
若f′(x)≥0,则2x+[b/x+1]≥0在(-1,+∞)上恒成立,
即b≥-2x2-2x=-2(x+[1/2])2+[1/2]恒成立,由此得b≥
1
2;…(8分)
若f′(x)≤0,则2x+[b/x+1]≤0在(-1,+∞)上恒成立,
即b≤-2x2-2x=-2(x+[1/2])2+[1/2]恒成立.
因−2(x+
1
2)2+
1
2在(-1,+∞)上没有最小值,
∴不存在实数b使f′(x)≤0恒成立.
综上所述,实数b的取值范围是[[1/2,+∞).…(10分)
(Ⅲ)当b=-1时,函数f(x)=x2-ln(x+1).
令h(x)=f(x)-x3=-x3+x2-ln(x+1),
则h′(x)=−3x2+2x−
1
x+1]=-
3x3+(x−1)2
x+1.
当x∈(0,+∞)时,h′(x)<0,
所以函数h(x)在(0,+∞)上单调递减.
又h(0)=0,∴当x∈[0,+∞)时,恒有h(x)<h(0)=0,
即x2-ln(x+1)<x3恒成立.
故当x∈(0,+∞)时,有f(x)<x3.…(12分)
∵k∈N*,∴[1/k∈(0,+∞).
取x=
1
k],则有f(
1
k) <
1
k3.
∴
n
k=1f(
点评:
本题考点: 利用导数求闭区间上函数的最值;利用导数研究函数的单调性.
考点点评: 本题考查利用导数求闭区间上函数最值的应用,综合性质强,难度大,计算繁琐,是高考的重点.解题时要认真审题,仔细解答,注意合理地进行等价转化.