问题 解答题
设函数f(x)=x2+bln(x+1),其中b≠0.
(Ⅰ)当b>
1
2
时,判断函数f(x)在定义域上的单调性;
(Ⅱ)求函数f(x)的极值点;
(Ⅲ)证明对任意的正整数n,不等式ln(
1
n
+1)>
1
n2
-
1
n3
都成立.
答案

(Ⅰ)函数f(x)=x2+bln(x+1)的定义域在(-1,+∞)

f′(x)=2x+

b
x+1
=
2x2+2x+b
x+1

令g(x)=2x2+2x+b,则g(x)在(-

1
2
,+∞)上递增,在(-1,-
1
2
)
上递减,g(x)min=g(-
1
2
)=-
1
2
+b,当b>
1
2
时g(x)min=-
1
2
+b>0

g(x)=2x2+2x+b>0在(-1,+∞)上恒成立,

所以f'(x)>0即当b>

1
2
时,函数f(x)在定义域(-1,+∞)上单调递增.

(Ⅱ)(1)由(Ⅰ)知当b>

1
2
时函数f(x)无极值点

(2)当b=

1
2
时,f′(x)=
2(x+
1
2
)
2
x+1

x∈(-1,-

1
2
)时,f′(x)>0x∈(-
1
2
,+∞)时,f′(x)>0

b=

1
2
时,函数f(x)在(-1,+∞)上无极值点

(3)当b<

1
2
时,解f'(x)=0得两个不同解x1=
-1-
1-2b
2
x2=
-1+
1-2b
2

当b<0时,x1=

-1-
1-2b
2
x2=
-1+
1-2b
2

∴x1∈(-∞,-1),x2∈(-1,+∞),此时f(x)在(-1,+∞)上有唯一的极小值点x2=

-1+
1-2b
2

0<b<

1
2
时,x1,x2∈(-1,+∞)f'(x)在(-1,x1),(x2,+∞)都大于0,

f'(x)在(x1,x2)上小于0,此时f(x)有一个极大值点x1=

-1-
1-2b
2
和一个极小值点x2=
-1+
1-2b
2

综上可知,b<0,时,f(x)在(-1,+∞)上有唯一的极小值点x2=

-1+
1-2b
2

0<b<

1
2
时,f(x)有一个极大值点x1=
-1-
1-2b
2
和一个极小值点x2=
-1+
1-2b
2

b≥

1
2
时,函数f(x)在(-1,+∞)上无极值点.

(Ⅲ)当b=-1时,f(x)=x2-ln(x+1).令h(x)=x3-f(x)=x3-x2+ln(x+1),则h′(x)=

3x3+(x-1)2
x+1
在[0,+∞)上恒正

∴h(x)在[0,+∞)上单调递增,

当x∈(0,+∞)时,恒有h(x)>h(0)=0

即当x∈(0,+∞)时,有x3-x2+ln(x+1)>0,ln(x+1)>x2-x3,对任意正整数n,取x=

1
n
得ln(
1
n
+1)>
1
n2
-
1
n3

问答题 简答题
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