问题 解答题
设函数f(x)=x2+aln(x+1).
(Ⅰ)求函数f(x)的单调区间;
(Ⅱ)若函数F(x)=f(x)+ln
2
有两个极值点x1,x2且x1<x2,求证F(x2)>
1
4
答案

(Ⅰ)函数f(x)的定义域为(-1,+∞),(1分)

f(x)=2x+

a
x+1
=
2x2+2x+a
x+1
,(x>-1),(2分)

令g(x)=2x2+2x+a,则△=4-8a.

①当△<0,即a

1
2
时,g(x)>0,从而f′(x)>0,

故函数f(x)在(-1,+∞)上单调递增;(3分)

②当△=0,即a=

1
2
时,g(x)≥0,此时f′(x)≥0,此时f′(x)在f′(x)=0的左右两侧不变号,

故函数f(x)在(-1,0)上单调递增; (4分)

③当△>0,即a<

1
2
时,g(x)=0的两个根为x1=
-1-
1-2a
2
x2=
-1+
1-2a
2
>-
1
2

1-2a
≥1,即a≤0时,x1≤-1,当0<a<
1
2
时,x1>-1.

故当a≤0时,函数f(x)在(-1,

-1+
1-2a
2
)单调递减,在(
-1+
1-2a
2
,+∞)单调递增;

当0<a<

1
2
时,函数f(x)在(-1,
-1-
1-2a
2
),(
-1+
1-2a
2
,+∞)单调递增,

在(

-1-
1-2a
2
-1+
1-2a
2
)单调递减.(7分)

(Ⅱ)∵F(x)=f(x)+ln

2
,∴F′(x)=f′(x),

∴当函数F(x)有两个极值点时0<a<

1
2
,0<
1-2a
<1,

故此时x2=

-1+
1-2a
2
∈(-
1
2
,0),且g(x2)=0,即a=-(2x22+2x2),(9分)

∴F(x2)=x22+aln(1+x2)+ln

2

=x22-(2x22+2x2)ln(1+x2)+ln

2

设h(x)=x2-(2x2+2x)ln(1+x)+ln

2
,其中-
1
2
<x<0
,(10分)

则h′(x)=2x-2(2x+1)ln(1+x)-2x=-2(2x+1)ln(1+x),

由于-

1
2
<x<0时,h′(x)>0,

故函数h(x)在(-

1
2
,0)上单调递增,

故h(x).h(-

1
2
)=
1
4

∴F(x2)=h(x2)>

1
4
.(14分)

解答题
填空题