问题 解答题
已知函数f(x)=
1
(1+x)n
+aln(x+1)
,其中n∈N*,a为常数.
(Ⅰ)当n=2时,求函数f(x)的极值;
(Ⅱ)当a=1时,若b1,b2,…,bk均非负数,且b1+b2+…+bk=1,求证:f(b1)+f(b2)+…+f(bk)≤k+1.
答案

(Ⅰ)由已知得函数f(x)的定义域为{x|x>-1},

当n=2时,f(x)=

1
(1+x)2
+aln(x+1),

所以f(x)=

a(1+x)2-2
(1+x)3
.

(1)当a>0时,由f′(x)=0得x1=-1+

2
a
>-1,x2=-1-
2
a
<-1,

此时f′(x)=

a(x-x1)(x-x2)
(x+1)3

当x∈(1,x1)时,f′(x)<0,f(x)单调递减;

当x∈(x1+∞)时,f′(x)>0,f(x)单调递增.

(2)当a≤0时,f′(x)<0恒成立,所以f(x)无极值.

综上所述,n=2时,

当a>0时,f(x)在x=-1+

2
a
处取得极小值,极小值为f(-1+
2
a
)=
a
2
(1+ln
2
a
).

当a≤0时,f(x)无极值.

(Ⅱ)先证明当x≥0时,f(x)≤x+1,只要设g(x)=x+1-f(x),则g(x)=1+

n
(x+1)n+1
-
1
x+1
=
x
x+1
+
n
(x+1)n+1
>0(x≥0),

∴g(x)在[0,+∞)是增函数,

∴g(x)≥g(0)=0,得证;

而b1,b2,…,bk均非负数,且b1+b2+…+bk=1,所以f(b1)+f(b2)+…+f(bk)≤k+1.

问答题
单项选择题