问题 解答题
已知函数f(x)=ln(1+x)-
ax
1-x
(a∈R)

(I)求函数f(x)的单调区间;
(II)若数列{am}的通项公式am=(1+
1
2013×2m+1
)2013,m∈N*
,求证:a1a2am<3,(m∈N*)
答案

(1)由题意,函数的定义域为(-1,1)∪(1,+∞),f′(x)=

1
1+x
-
a
(1-x)2
,---(1分)

当a≤0时,注意到

1
1+x
>0,
a
(1-x)2
≤0,所以f′(x)>0,

即函数f(x)的增区间为(-1,1),(1,+∞),无减区间;---(2分)

当a>0时,f′(x)=

1
1+x
-
a
(1-x)2
=
x2-(2+a)x+1-a
(1+x)(1-x)2

由f(x)=0,得x2-2(2+a)x+1-a=0,

此方程的两根x1=

a+2-
a2+8a
2
x2=
a+2+
a2+8a
2

其中-1<x1<1<x2,注意到(1+x)(1-x)2>0,

所以f(x)>0⇔-1<x<x1或x>x2

f(x)<0⇔x1<x<1或1<x<x2

即函数f(x)的增区间为(-1,x1),(x2,+∞),减区间为(x1,1),(1,x2),

综上,当a≤0时,函数f(x)的增区间为(-1,1),(1,+∞),无减区间;

当a>0时,函数f(x)的增区间为(-1,x1),(x2,+∞),减区间为(x1,1),(1,x2),

其中x1=

a+2-
a2+8a
2
x2=
a+2+
a2+8a
2
.--(6分)

(2)证明:当a=1时,由(1)知,函数f(x)=ln(1+x)-

x
1-x
在(0,1)上为减函数,--(7分)

则当0<x<1时,f(x)=ln(1+x)-

x
1-x
<f(0)=0,即ln(1+x)<
x
1-x

x=

1
2013×2m+1
 (m∈N*),则ln(1+
1
2013×2m+1
)
 
1
2013×2m
 

ln(1+

1
2013×2m+1
)2013
1
2m
 
,所以am=(1+
1
2013×2m+1
)
2013
e 
1
2m
,---(10分)

又am>0,所以a1a2•…•ame 

1
2
e 
1
4
e 
1
2m
=e 1-
1
2m
<e<3.----(12分)

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