问题
解答题
已知函数f(x)=ln(x+1)-x (1)求f(x)的极值; (2)若x>-1,求证1-
(3)若函数g(x)=
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答案
(1)函数f(x)的定义域为(-1,+∞).
f′(x)=
-1=1 x+1
,-x x+1
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,
所以当x=0时f(x)取得极大值f(0)=0,无极小值;
(2)由(1)知,x=0为f(x)唯一的极大值点,也即最大值点,
所以当x>-1时,f(x)≤f(0)=0,即ln(x+1)-x≤0,
所以ln(x+1)≤x;
令g(x)=ln(x+1)+
-1,则g′(x)=1 x+1
-1 x+1
=1 (x+1)2
,x (x+1)2
当-1<x<0时,g′(x)<0,g(x)单调递减;当x>0时,g′(x)>0,g(x)单调递增,
所以x=0是g(x)唯一的极小值点,也即最小值点,
所以g(x)≥g(0)=0,即ln(x+1)+
-1≥0,1 x+1
所以ln(x+1)≥1-
.1 x+1
综上,x>-1时,1-
≤ln(x+1)≤x;1 x+1
(3)g(x)=
,当x>0时,g(x)>ln(x+1)+1 x
恒成立,令x=1有k<2[1+ln2].k x+1
又k为正整数.则k的最大值不大于3.
下面证明当k=3时,f(x)>
(x>0)恒成立,即证明x>0时(x+1)ln(x+1)+1-2x>0恒成立.k x+1
令g(x)=(x+1)ln(x+1)+1-2x,
则g′(x)=ln(x+1)-1.
当x>e-1时,g′(x)>0;当0<x<e-1时,g′(x)<0.
∴当x=e-1时,g(x)取得最小值g(e-1)=3-e>0.
∴当x>0时,(x+1)ln(x+1)+1-2x>0恒成立.
因此正整数k的最大值为3.