问题
解答题
设函数f(x)=x-ln(x+
(Ⅰ) 讨论函数f(x)的单调性; (Ⅱ)若x≥0时,恒有f(x)≤ax3,试求实数a的取值范围; (Ⅲ)令an=
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答案
(I)函数的定义域为R,
由于f′(x)=1-
≥0,1 1+x 2
知f(x)是R上的增函数.
(II)令g(x)=f(x)-ax3=x-ln(x+
)-ax3.1+x 2
则g′(x)=
,
(1-3ax 2)-11+x 2 1+x 2
令h(x)=
(1-3ax 2)-1,1+x 2
则h′(x)=
=(1-6a)x-9ax 2 1+x 2
,x(1-6a-9ax 2) 1+x 2
(1)当a≥
时,h′(x)≤0,从而h(x)是[0,+∞)上的减函数,因h(0)=0,则x≥0时,h(x)≤0,也即g′(x)≤0,进而g(x)是[0,+∞)上的减函数,1 6
注意g(0)=0,则x≥0时,g(x)≤0,也即f(x)≤ax3,
(2)当0<a<
时,在[0,1 6
],h′(x)>0,从而x∈[0,1-6a 9a
]时,也即f(x)>ax3,1-6a 9a
(3)当a≤0时,h′(x)>0,同理可知:f(x)>ax3,
综合,实数a的取值范围[
,+∞).1 6
(III)在(II)中取a=
,则x∈[0,1 9
],时,x-ln(x+3 3
)>1+x 2
x3,即1 9
x3+ln(x+1 9
)<x,1+x 2
令x=(
)2n,则an=1 2
(1 9
)6n+ln[(1 2
)2n+1 2
](n∈N*)<(1+(
)4n1 2
)2n,1 2
∴a1+a2+a3+…+an<
<
(1-(1 4
) n)1 4 1- 1 4 1 3