问题 解答题
已知函数f(x)=ln2(1+x)-
x2
1+x
.

(I)求函数f(x)的单调区间;
(Ⅱ)若不等式(1+
1
n
)n+a≤e
对任意的n∈rmN*都成立(其中e是自然对数的底数).求a的最大值.
答案

(Ⅰ)函数f(x)的定义域是(-1,+∞),f′(x)=

2ln(1+x)
1+x
-
x2+2x
(1+x)2
=
2(1+x)ln(1+x)-x2-2x
(1+x)2
.

设g(x)=2(1+x)ln(1+x)-x2-2x,则g'(x)=2ln(1+x)-2x.

令h(x)=2ln(1+x)-2x,则h′(x)=

2
1+x
-2=
-2x
1+x
.

当-1<x<0时,h'(x)>0,h(x)在(-1,0)上为增函数,

当x>0时,h'(x)<0,h(x)在(0,+∞)上为减函数.

所以h(x)在x=0处取得极大值,而h(0)=0,所以g'(x)<0(x≠0),

函数g(x)在(-1,+∞)上为减函数.

于是当-1<x<0时,g(x)>g(0)=0,

当x>0时,g(x)<g(0)=0.

所以,当-1<x<0时,f'(x)>0,f(x)在(-1,0)上为增函数.

当x>0时,f'(x)<0,f(x)在(0,+∞)上为减函数.

故函数f(x)的单调递增区间为(-1,0),单调递减区间为(0,+∞).

(Ⅱ)不等式(1+

1
n
)n+a≤e等价于不等式(n+a)ln(1+
1
n
)≤1.

1+

1
n
>1知,a≤
1
ln(1+
1
n
)
-n.

G(x)=

1
ln(1+x)
-
1
x
,x∈(0,1],

G′(x)=-

1
(1+x)ln2(1+x)
+
1
x2
=
(1+x)ln2(1+x)-x2
x2(1+x)ln2(1+x)
.

由(Ⅰ)知,ln2(1+x)-

x2
1+x
≤0,即(1+x)ln2(1+x)-x2≤0.

所以G'(x)<0,x∈(0,1],于是G(x)在(0,1]上为减函数.

故函数G(x)在(0,1]上的最小值为G(1)=

1
ln2
-1.

所以a的最大值为

1
ln2
-1.

问答题 论述题
单项选择题 A1/A2型题