问题 解答题
设函数f(x)=
1
(x+1)ln(x+1)
(x>-1且x≠0)
(1)求函数f(x)的单调区间;
(2)求函数f(x)值域;
(3)已知
1
2x+1
>(x+1)m对任意x∈(-1,0)恒成立,求实数m的取值范围.
答案

(1)f′(x)=-

ln(x+1)+1
(x+1)2ln(x+1)2

所以当f′(x)>0,即ln(x+1)+1<0,即ln(x+1)<-1,所以x+1<

1
e
,即-1<x<
1
e
-1,故函数在区间(-1,
1
e
-1)内单调递增;

当f′(x)<0,即

1
e
-1<x<0或x>0,所以函数在区间(
1
e
-1
,0)和(0,+∞)内单调减.

故函数的单调增区间为(-1,

1
e
),单调减区间为(
1
e
-1
,0)和(0,+∞).

(2)由f′(x)=-

ln(x+1)+1
(x+1)2ln(x+1)2
=0可得x=
1
e
-1

由(1)可得f(x)在(-1,

1
e
-1)内单调递增,在(
1
e
-1
,0)内单调减,

所以在区间(-1,0)上,当x=

1
e
-1时,f(x)取得极大值即最大值为f(
1
e
-1
)=-e.

又因为当x从-1的右边靠近-1时,0<x+1<1,所以x→-1时f(x)→-∞;当x从0的左边靠近0时,f(x)→-∞;

所以当x∈(-1,0)时,f(x)∈(-∞,-e].

在区间(0,+∞)上f(x)是减函数,并且f(x)>0,

当x从0的右边靠近0时,f(x)→+∞;当x→+∞时,由函数的解析式可得f(x)→0.

所以当x∈(0,+∞)时,f(x)∈(0,+∞).

故f(x)的值域为(-∞,-e]∪(0,+∞)

(3)∵-1<x<0,∴0<x+1<1,从而1<

1
x+1

由题意可得:

1
2x+1
>(x+1)m对任意x∈(-1,0)恒成立,

所以两边取自然对数得:

1
x+1
ln2>mln(x+1)

所以m>

ln2
(x+1)ln(x+1)
,对x∈(-1,0)恒成立,则m大于
ln2
(x+1)ln(x+1)
的最大值,

由(2)可得当x∈(-1,0)时,f(x)=

1
(x+1)ln(x+1)
∈(-∞,-e],

所以

ln2
(x+1)ln(x+1)
取得最大值为-eln2,所以m>-eln2.

所以实数m的取值范围为(-eln2,+∞).

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