问题 解答题
已知函数f(x)=ln(1+x2)+ax,其中a为不大于零的常数.
(1)讨论f(x)的单调性;
(2)证明:(1+
1
22
)(1+
1
42
)•…•(1+
1
22n
)<e
(n∈N*,e为自然对数的底数).
答案

(1)f′(x)=

2x
1+x2
+a=
ax2+2x+a
1+x2
,(1分)

①当a=0时,∵f'(x)>0⇔2x>0,即x>0,f'(x)<0⇔2x<0,即x<0,

∴f(x)在(0,+∞)单调递增,在(-∞,0)单调递减;(3分)

②当

a<0
△≤0
,即a≤-1时,f′(x)≤0对x∈R恒成立,

∴f(x)在(-∞,+∞)上单调递减;(5分)

③当-1<a<0时,∵f′(x)>0⇔ax2+2x+a>0

-1+
1-a2
a
<x<
-1-
1-a2
a

f′(x)<0⇔ax2+2x+a<0⇔x<

-1+
1-a2
a
x>
-1-
1-a2
a

f(x)在(

-1+
1-a2
a
-1-
1-a2
a
)上单调递增,

(-∞,

-1+
1-a2
a
)和(
-1-
1-a2
a
,+∞)
上单调递减;  (7分)

综上所述,当a≤-1时,f(x)在(-∞,+∞)上单调递减,

当-1<a<0时,f(x)在(

-1+
1-a2
a
-1-
1-a2
a
)上单调递增,

(-∞,

-1+
1-a2
a
)和(
-1-
1-a2
a
,+∞)
上单调递减.

当a=0时,f(x)在(0,+∞)单调递增,在(-∞,0)上单调递减;(8分)

(2)由(1)知,当a=-1时,f(x)在(-∞,+∞)上单调递减,

当x∈(0,+∞)时,由f(x)<f(0)=0得:ln(1+x2)<x,(10分)

ln[(1+

1
22
)(1+
1
42
)•…•(1+
1
22n
)]=ln(1+
1
22
)+ln(1+
1
42
)+…+ln(1+
1
22n
)
1
2
+
1
4
+…+
1
2n
=
1
2
(1-
1
2n
)
1-
1
2
=(1-
1
2n
)<1
=lne,

(1+

1
22
)(1+
1
42
)•…•(1+
1
22n
)<e(14分)

单项选择题
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