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∈[
(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[
-1,0]上递减,在[0,e-1]上递增.1 e
∴f(x)min=f(0)=0
又∵f(
-1)=1 e
+1,f(e-1)=e2-3,且e2-3>1 e2
+1,1 e2
∴x∈[
-1,e-1]时,f(x)max=e2-3.1 e
∵不等式m<f(x)≤-m2+2m+e2恒成立,
∴
,-m2+2m+e2≥f(x)max m<f(x)min
即
⇒-m2+2m+e2≥e2-3 m<0
⇒m2-2m-3≤0 m<0
⇒-1≤m<0-1≤m≤3 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∈[0,2]x-1 x+1
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
⇒1-2ln2<a≤2-2ln3,a≤0 a>1-2ln2 a≤2-2ln3
∴实数a的取值范围是1-2ln2<a≤2-2ln3