问题 解答题
已知函数f(x)=ln2(1+x)+2ln(1+x)-2x.
(I)证明函数f(x)在区间(0,1)上单调递减;
(II)若不等式(1+
1
n
)2n+a
≤e2对任意的n∈N*都成立,(其中e是自然对数的底数),求实数a的最大值.
答案

(I)f′(x)=

2[ln(1+x)-x]
1+x
(1分)

设g(x)=ln(1+x)-x,x∈[0,1)

g′(x)=

1
1+x
-1≤0

函数g(x)在x∈(0,1)上单调递减,∴g(x)<g(0)=0,

∴f'(x)<0在x∈(0,1)上恒成立,

∴函数f(x)在x∈(0,1)上单调递减.(4分)

(II)不等式(1+

1
n
)2n+ae2等价于不等式(n+
a
2
)ln(1+
1
n
)≤1

1+

1
n
>1知,
a
2
1
ln(1+
1
n
)
-n
,(5分)

G(x)=

1
ln(x+1)
-
1
x
,x∈(0,1],(6分)

G′(x)=-

1
(1+x)ln2(1+x)
+
1
x2
=
(1+x)ln2(1+x)-x2
x2(1+x)ln2(1+x)
(7分)

设h(x)=(1+x)ln2(1+x)-x2(x∈[0,1])(8分)

h'(x)=ln2(1+x)+2ln(1+x)-2x,

由(I)知x∈(0,1)时,h'(x)<h'(0)=0

∴函数h(x)在x∈(0,1)上单调递减,

h(x)<h(0)=0

∴G'(x)<0,∴函数G(x)在x∈(0,1]上单调递减.

G(x)≥G(1)=

1
ln2
-1(11分)

故函数G(x)在({0,1}]上的最小值为G(1)=

1
ln2
-1.

a
2
1
ln2
-1,

∴a的最大值为

2
ln2
-2.(12分)

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