问题 解答题

设函数f(x)=(1+x)2-2ln(1+x).

(Ⅰ)求函数f(x)的单调区间;

(Ⅱ)当0<a<2时,求函数g(x)=f(x)-x2-ax-1在区间[0,3]的最小值.

答案

本小题满分(14分)

(Ⅰ)∵f′(x)=2(x+1)-

2
x+1
=
2x(x+2)
x+1
.(2分)

由f'(x)>0,得-2<x<-1或x>0;由f'(x)<0,得x<-2或-1<x<0.

又∵f(x)定义域为(-1,+∞),

∴所以函数f(x)的单调递增区间为(0,+∞),单调递减区间为(-1,0)(5分)

(Ⅱ)由g(x)=f(x)-x2-ax-1

即g(x)=2x-ax-2ln(1+x),g′(x)=2-a-

2
x+1
=
(2-a)x-a
x+1
(7分)

令g'(x)=0由0<a<2及x>-1,得x=

a
2-a

且当x=

a
2-a
时f(x)取得极小值.(8分)

∵求f(x)在区间[0,3]上最小值

∴只需讨论

a
2-a
与3的大小

①当0<a<

3
2
a
2-a
<3

所以函数g(x)在[0,3]上最小值为g(

a
2-a
)=a-2ln
2
2-a
(10分)

②当a=

3
2
a
2-a
=3

所以函数g(x)在[0,3]上最小值为g(3)=

3
2
-4ln2(11分)

③当a>

3
2
a
2-a
>3

所以函数g(x)在[0,3]上最小值为g(3)=

3
2
-4ln2(13分)

所以,综上可知当0<a<

3
2
时,函数g(x)在[0,3]上最小值为a-2ln
2
2-a

a≥

3
2
时,函数g(x)在[0,3]上最小值为
3
2
-4ln2
.(14分)

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