问题 解答题
已知函数f(x)=ln(1+x)+a
x
,a∈R是常数.
(1)讨论f(x)的单调性;
(2)求a=-
1
2
时,f(x)零点的个数;
③求证:(1+
1
22
)(1+
1
24
)•…•(1+
1
22n
)<e
(n∈N*,e为自然对数的底数).
答案

(1)f′(x)=

1
1+x
+
a
2
x
=
ax+2
x
+a
2
x
(1+x)

若a≥0,则f′(x)>0,f(x)在定义域内单调递增;若a≤-1,

则f′(x)<0,f(x)在定义域内单调递减;若-1<a<0,由f′(x)=0

解得,x1=

2-a2-2
1-a2
a2
x2=
2-a2+2
1-a2
a2

直接讨论f′(x)知,f(x)在[0,

2-a2-2
1-a2
a2
)

(

2-a2+2
1-a2
a2
,+∞)单调递减,

[

2-a2-2
1-a2
a2
2-a2+2
1-a2
a2
]单调递增.

(2)观察得f(0)=0,a=-

1
2
时,

由①得f(x)在[0,7-4

3
)单调递减,

所以f(x)在[0,7-4

3
)上有且只有一个零点;

f(x1)=f(7-4

3
)<f(0)=0,

计算得f(x2)=f(7+4

3
)=ln(8+4
3
)-
1
2
(2+
3
)>lne2-2=0,

f(x1)f(x2)<0且f(x)在区间[7-4

3
,7+4
3
]单调递增,

所以f(x)在[7-4

3
,7+4
3
]上有且只有一个零点;

根据对数函数与幂函数单调性比较知,

存在充分大的M∈R,使f(M)<0,f(x2)f(M)<0

且f(x)在区(7+4

3
,+∞)单调递减,

所以f(x)在(7+4

3
,7M)上

从而在(7+4

3
,+∞)上有且只有一个零点.

综上所述,a=-

1
2
时,f(x)有3个零点.

(3)取a=-1,f(x)=ln(1+x)-

x

由①得f(x)单调递减,

所以∀x>0,f(x)<f(0)=0,ln(1+x)<

x

从而ln(1+

1
22
)(1+
1
24
)…(1+
1
22n

=ln(1+

1
22
)ln(1+
1
24
)+…(1+
1
22n

1
2
+
1
22
+…+
1
2n
=1-
1
2n
<1

由lnx单调递增得(1+

1
22
)(1+
1
24
)••(1+
1
22n
)<e.

名词解释
单项选择题