问题 解答题
已知函数f(x)=ln(x+a)-x2-x在x=0处取得极值.
(Ⅰ)求实数a的值;
(II)若关于x的方程,f(x)=-
5
2
x+b
在区间[0,2]上恰有两个不同的实数根,求实数b的取值范围;
(III)证明:对任意的正整数n,不等式
2 
12
+
3
22
+…+
n+1
n2
>ln(n+1)
成立.
答案

(Ⅰ)f′(x)=

1
x+a
-2x-1,∵x=0时,f(x)取得极值,

∴f'(0)=0,

1
0+a
-2×0-1=0,解得a=1.经检验a=1符合题意.

(Ⅱ)由a=1知 f(x)=ln(x+1)-x2-x,由f(x)=-

5
2
x+b,得 ln(x+1)-x2+
3
2
x-b=0

φ(x)=ln(x+1)-x2+

3
2
x-b,

f(x)=-

5
2
x+b在[0,2]上恰有两个不同的实数根,

等价于φ(x)=0在[0,2]上恰有两个不同实数根. φ′(x)=

1
x+1
-2x+
3
2
=
-(4x+5)(x-1)
2(x+1)

当x∈(0,1)时,φ'(x)>0,于是φ(x)在[0,1]上单调递增;

当x∈(1,2)时,φ'(x)<0,于是φ(x)在[1,2]上单调递减;

依题意有

φ(0)≤0
φ(1)>0
φ(2)≤0
,解可得ln3-1≤b<ln2+
1
2
.

(Ⅲ)f(x)=ln(x+1)-x2-x的定义域为{x|x>1}.

由(Ⅰ)知 f′(x)=

-x(2x+3)
x+1
.令f′(x)=0时,x=0或x=-
3
2
(舍去),

∴当-1<x<0时,f'(x)>0,f(x)单调递增;

当x>0时,f'(x)<0,f(x)单调递减.

∴f(0)为f(x)在(-1,+∞)上的最大值.

∴f(x)≤f(0),

故ln(x+1)-x2-x≤0(当且仅当x=0时,等号成立).

对任意正整数n,取 x=

1
n
>0得,ln(
1
n
+1)<
1
n
+
1
n2
,故ln
n+1
n
n+1
n2

ln(n+1)-lnn<

n+1
n2

分别取n=1,2,3,…,n得:

ln(1+1)-ln1<

2+1
12

ln(2+1)-ln2<

2+1
22

ln(n+1)-lnn<

n+1
n2

以上n个式子相加得:

2 
12
+
3
22
+…+
n+1
n2
>ln(n+1).

单项选择题 共用题干题
单项选择题