问题 解答题
设函数f(x)=x-ln(x+
1+x2
)

(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=
1
9
(
1
2
)6n+ln[(
1
2
)
2n
+
1+(
1
2
)
4n
](n∈N*)
,试证明:a1+a2+a3+…+an
1
3
答案

(I)函数的定义域为R,

由于f′(x)=1-

1
1+x 2
≥0,

知f(x)是R上的增函数.

(II)令g(x)=f(x)-ax3=x-ln(x+

1+x 2
)-ax3

则g′(x)=

1+x 2
(1-3ax 2)-1
1+x 2

令h(x)=

1+x 2
(1-3ax 2)-1,

则h′(x)=

(1-6a)x-9ax 2
1+x 2
=
x(1-6a-9ax 2)
1+x 2

(1)当a≥

1
6
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,

注意g(0)=0,则x≥0时,g(x)≤0,也即f(x)≤ax3

(2)当0<a<

1
6
时,在[0,
1-6a
9a
],h′(x)>0,从而x∈[0,
1-6a
9a
]时,也即f(x)>ax3

(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=

1
9
,则x∈[0,
3
3
],时,x-ln(x+
1+x 2
)>
1
9
x3,即
1
9
x3+ln(x+
1+x 2
)<x,

令x=(

1
2
2n,则an=
1
9
(
1
2
)
6n
+ln[(
1
2
)
2n
+
1+(
1
2
)
4n
](n∈N*)
<(
1
2
2n

a1+a2+a3+…+an

1
4
(1-(
1
4
) n)
1-
1
4
1
3

单项选择题
问答题 简答题