已知函数f(x)=ln2(1+x)−x21+x.

已知函数f(x)=ln2(1+x)−
x2
1+x

(I)求函数f(x)的单调区间;
(Ⅱ)若不等式(1+
1
n
)n+a≤e
对任意的n∈N*都成立(其中e是自然对数的底数).求a的最大值.
开往杨家坪 1年前 已收到2个回答 举报

rubberyy 种子

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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

1年前

3

桑雨贝儿 幼苗

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f(x)在定义域内是增还是减?
汗 关键的东西不写上
而且怎么看都觉得不等式(1+1/n)n这地方有问题

1年前

0
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