(2011•武昌区模拟)设函数f(x)=x2+bln(x+1).

1个回答

  • 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.