问题 解答题
设函数f(x)=(1+x)2-2ln(1+x).
(1)求f(x)的单调区间;
(2)若当x∈[
1
e
-1,e-1]
时,(其中e=2.718…)不等式f(x)<m恒成立,
求实数m的取值范围;
(3)试讨论关于x的方程:f(x)=x2+x+a在区间[0,2]上的根的个数.
答案

(1)函数的定义域为(-1,+∞),f′(x)=2[(x+1)-

1
x+1
]=
2x(x+2)
x+1

由f'(x)>0得x>0;

由f'(x)<0得-1<x<0,

增区间为(0,+∞),减区间为(-1,0).

(2)令f′(x)=

2x(x+2)
x+1
=0,得x=0,

由(1)知f(x)在[

1
e
-1,0]上递减,在[0,e-1]上递增,

f(

1
e
-1)=
1
e2
+2,f(e-1)=e2-2,且e2-2>
1
e2
+2

x∈[

1
e
-1,e-1]时,f(x)的最大值为e2-2,m>e2-2时,不等式f(x)<m恒成立.

(3)方程f(x)=x2+x+a,即x+1-2ln(1+x)=a.记g(x)=x+1-2ln(1+x),

g′(x)=1-

2
1+x
=
x-1
x+1

由g'(x)>0得x>1;由g'(x)<0得-1<x<1.

所以g(x)在[0,1]上递减;在[1,2]上递增.

g(x)min=g(1)=2-2ln2,又,g(0)=1,g(2)=3-2ln3,

由于2-2ln2<3-2ln3<1,

因此,当2-2ln2<a≤3-2ln3时,f(x)=x2+x+a在区间[0,2]上有两个根,

当a=2-2ln2或3-2ln3<a≤1时,f(x)=x2+x+a在区间[0,2]上有1个根,

当a<2-2ln2或a>1时,f(x)=x2+x+a在区间[0,2]上没有根.

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