问题 解答题
已知函数f(x)=ln(1+x)+ax,(a∈R),(e=2.718281828…)
(1)当a=-1时,求函数f(x)的单调区间及极值;
(2)令g(x)=(1-a)x,当x∈[e-1,2]时,不等式f(x)≥g(x)恒成立,求实数a的取值范围;
(3)令an=1+
n
2n
,记数列{an}的前n项积为Tn,求证:Tn<e2
答案

(1)当a=-1时,f(x)=ln(1+x)-x,(x>-1)∴f′(x)=

1
1+x
-1=
-x
1+x
当x∈(-1,0)时f'(x)>0;当x∈(0,+∞)时f'(x)<0

∴当x=0时f极大值(x)=f(0)=0,无极小值,

且函数f(x)的单调增区间为(-1,0),单调减区间为(0,+∞);(4分)

(2)当x∈[e-1,2]时,不等式f(x)≥g(x)恒成立等价于ln(1+x)-(1-2a)x≥0

即:1-2a≤

ln(1+x)
x
恒成立.令φ(x)=
ln(1+x)
x
,x∈[e-1,2]
,∴φ′(x)=
x
1+x
-ln(1+x)
x2

当x∈[e-1,2]时,

x
1+x
<1,ln(1+x)>1则:φ′(x)<0∴φmin(x)=φ(2)=
ln3
2
1-2a≤
ln3
2
a≥
2-ln3
4
则实数a的取值范围[
2-ln3
4
,+∞)
(9分)

(3)由(1)得:当x>0时,f(x)在区间(0,+∞)单调递减,则:ln(1+x)-x<0,

即:ln(1+x)<x,∴lnan=ln(1+

n
2n
)<
n
2n

则:lna1+lna2+…+lnan

1
2
+
2
22
+
3
23
+…+
n
2n

记:Mn=

1
2
+
2
22
+
3
23
+…+
n
2n
①∴
1
2
Mn=
1
22
+
2
23
+…+
n-1
2n
+
n
2n+1

①-②得:

1
2
Mn=
1
2
+
1
22
+…+
1
2n
-
n
2n+1
1
2
Mn=1-
1
2n
-
n
2n+1
Mn=2-
n+2
2n+1
<2
(12分)∴lnTn<2则:Tne2(14分)

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