问题 解答题
设函数f(x)=x2+2x-2ln(1+x).
(Ⅰ)求函数f(x)的单调区间;
(Ⅱ)当x∈[
1
e
-1,e-1]
时,是否存在整数m,使不等式m<f(x)≤-m2+2m+e2恒成立?若存在,求整数m的值;若不存在,请说明理由.
(Ⅲ)关于x的方程f(x)=x2+x+a在[0,2]上恰有两个相异实根,求实数a的取值范围.
答案

解析:(Ⅰ)由1+x>0得函数f(x)的定义域为(-1,+∞),

f(x)=2x+2-

2
x+1
=
2x(x+2)
x+1

由f′(x)>0得x>0;由f′(x)<0得-1<x<0,

∴函数f(x)的递增区间是(0,+∞);递减区间是(-1,0).

(Ⅱ)由(Ⅰ)知,f(x)在[

1
e
-1,0]上递减,在[0,e-1]上递增.

∴f(x)min=f(0)=0

又∵f(

1
e
-1)=
1
e2
+1,f(e-1)=e2-3,且e2-3>
1
e2
+1

x∈[

1
e
-1,e-1]时,f(x)max=e2-3.

∵不等式m<f(x)≤-m2+2m+e2恒成立,

-m2+2m+e2≥f(x)max
m<f(x)min  

-m2+2m+e2e2-3
m<0  
m2-2m-3≤0
m<0  
-1≤m≤3
m<0  
⇒-1≤m<0

∵m是整数,∴m=-1.

∴存在整数m,使不等式m<f(x)≤-m2+2m+e2恒成立.

(Ⅲ)由f(x)=x2+x+a得x-a-2ln(1+x)=0,x∈[0,2]

令g(x)=x-a-2ln(1+x),则g(x)=1-

2
1+x
=
x-1
x+1
,x∈[0,2]

由g′(x)>0得1<x≤2;由g′(x)<0得0≤x<1.

∴g(x)在[0,1]上单调递减,在[1,2]上单调递增.

∵方程f(x)=x2+x+a在[0,2]上恰有两个相异的实根,

∴函数g(x)在[0,1)和(1,2]上各有一个零点,

g(0)≥0
g(1)<0
g(2)≥0
-a≥0
1-a-2ln2<0
2-a-2ln3≥0
a≤0
a>1-2ln2
a≤2-2ln3
⇒1-2ln2<a≤2-2ln3,

∴实数a的取值范围是1-2ln2<a≤2-2ln3

解答题
单项选择题