问题 解答题
已知函数f(x)=
ex-1    (x>0)
1
3
x3+mx2  (x≤0

(Ⅰ)讨论函数f(x)的极值情况;
(Ⅱ)设g(x)=ln(x+1),当x1>x2>0时,试比较f(x1-x2)与g(x1-x2)及g(x1)-g(x2)三者的大小;并说明理由.
答案

解(Ⅰ):当x>0时,f(x)=ex-1在(0,+∞)单调递增,且f(x)>0;

当x≤0时,f′(x)=x2+2mx.

(ⅰ)若m=0,f′(x)=x2≥0,f(x)=

1
3
x3在(-∞,0]上单调递增,且f(x)=
1
3
x3≤0.

又f(0)=0,∴f(x)在R上是增函数,无极植;

(ⅱ)若m<0,f′(x)=x(x+2m)>0,则f(x)=

1
3
x3+mx2在(-∞,0)单调递增,

同①可知f(x)在R上也是增函数,无极值;(4分)

(ⅲ)若m>0,f(x)在(-∞,-2m]上单调递增,在(-2m,0)单调递减,

又f(x)在(0,+∞)上递增,故f(x)有极小值f(0)=0,f(x)有极大值f(-2m)=

4
3
m3.(6分)

(Ⅱ)当x>0时,先比较ex-1与ln(x+1)的大小,

设h(x)=ex-1-ln(x+1)(x>0)

h′(x)=ex-

1
x+1
>0恒成立

∴h(x)在(0,+∞)是增函数,h(x)>h(0)=0

∴ex-1-ln(x+1)>0即ex-1>ln(x+1)

也就是f(x)>g(x),对任意x>0成立.

故当x1-x2>0时,f(x1-x2)>g(x1-x2)(10分)

再比较g(x1-x2)=ln(x1-x2+1)与g(x1)-g(x2)=ln(x1+1)-ln(x2+1)的大小.

∵g(x1-x2)-[g(x1)-g(x2)]=ln(x1-x2+1)-ln(x1+1)+ln(x2+1)=ln

(x1-x2+1)(x2+1)
x1+1

=ln[1+

x2(x1-x2)
x1+1
]>0

∴g(x1-x2)>g(x1)-g(x2

∴f(x1-x2)>g(x1-x2)>g(x1)-g(x2).(12分)

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