问题
解答题
已知函数f(x)=ln(x+a)-x2-x在x=0处取得极值. (1)求实数a的值; (2)若关于x的方程f(x)=-
(3)证明:对任意的正整数n,不等式ln
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答案
解(1)f′(x)=
-2x-1,∵x=0时,f(x)取得极值,1 x+a
∴f'(0)=0,
故
-2×0-1=0,解得a=1.经检验a=1符合题意.1 0+a
(2)由a=1知f(x)=ln(x+1)-x2-x,由f(x)=-
x+b,得ln(x+1)-x2+5 2
x-b=0.3 2
令φ(x)=ln(x+1)-x2+
x-b,3 2
则f(x)=-
x+b在[0,2]上恰有两个不同的实数根,5 2
等价于φ(x)=0在[0,2]上恰有两个不同实数根.φ′(x)=
-2x+1 x+1
=3 2
,-(4x+5)(x-1) 2(x+1)
当x∈(0,1)时,φ'(x)>0,于是φ(x)在[0,1]上单调递增;
当x∈(1,2)时,φ'(x)<0,于是φ(x)在[1,2]上单调递减;
依题意有
,∴ln3-1≤b<ln2+φ(0)=-b≤0
.1 2
(3)f(x)=ln(x+1)-x2-x的定义域为{x|x>-1}.
由(1)知f′(x)=
.令f′(x)=0时,x=0或x=--x(2x+3) x+1
(舍去),3 2
∴当-1<x<0时,f'(x)>0,f(x)单调递增;
当x>0时,f'(x)<0,f(x)单调递减.
∴f(0)为f(x)在(-1,+∞)上的最大值.
∴f(x)≤f(0),
故ln(x+1)-x2-x≤0(当且仅当x=0时,等号成立).
对任意正整数n,取x=
>0得,ln(1 n
+1)<1 n
+1 n
,故ln1 n2
<n+1 n
.n+1 n2