问题 解答题
已知函数f(x)=ln2(1+x),g(x)=
x2
1+x

(Ⅰ)分别求函数f(x)和g(x)的图象在x=0处的切线方程;
(Ⅱ)证明不等式ln2(1+x)≤
x2
1+x

(Ⅲ)对一个实数集合M,若存在实数s,使得M中任何数都不超过s,则称s是M的一个上界.已知e是无穷数列an=(1+
1
n
)n+a
所有项组成的集合的上界(其中e是自然对数的底数),求实数a的最大值.
答案

(Ⅰ)f′(x)=

2ln(1+x)
1+x
,g′(x)=
x2+2x
(1+x)2

则f'(0)=0,g'(0)=0,且f(0)=0,g(0)=0,

所以函数f(x)和g(x)的图象在x=0处的切线方程都是y=0…(3分)

(Ⅱ)令函数h(x)=ln2(1+x)-

x2
1+x
,定义域是(-1,+∞),h′(x)=
2ln(1+x)
1+x
-
x2+2x
(1+x)2
=
2(1+x)ln(1+x)-x2-2x
(1+x)2

设u(x)=2(1+x)ln(1+x)-x2-2x,

则u'(x)=2ln(1+x)-2x,

令v(x)=2ln(1+x)-2x,则v′(x)=

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

当-1<x<0时,v'(x)>0,v(x)在(-1,0)上为增函数,

当x>0时,v'(x)<0,v(x)在(0,+∞)上为减函数.

所以v(x)在x=0处取得极大值,且就是最大值,而v(0)=0,

所以u'(x)≤0,函数u(x)在(-1,+∞)上为减函数…(5分)

于是当-1<x<0时,u(x)>u(0)=0,当x>0时,u(x)<u(0)=0,

所以,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.

故h(x)在x=0处取得极大值,且就是最大值,而h(0)=0,

所以h(x)≤0,

ln2(1+x)-

x2
1+x
≤0,ln2(1+x)≤
x2
1+x
…(8分)

(Ⅲ)由题意可知不等式 (1+

1
n
)n+a≤e对任意的n∈N*都成立,

且不等式(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
,设F(x)=
1
ln(1+x)
-
1
x
,x∈(0,1]

F′(x)=-

1
(1+x)ln2(1+x)
+
1
x2
=
(1+x)ln2(1+x)-x2
x2(1+x)ln2(1+x)
…(10分)

由(Ⅱ)知,ln2(1+x)≤

x2
1+x

即(1+x)ln2(1+x)-x2≤0,

所以F'(x)<0,x∈(0,1],

于是F(x)在(0,1]上为减函数.

故函数F(x)在(0,1]上的最小值为F(1)=

1
ln2
-1,

所以a的最大值为

1
ln2
-1…(13分)

单项选择题
单项选择题 A1/A2型题