问题 解答题
(理)已知函数f(x)=sinx+ln(1+x).
(I)求证:
1
n
<f(
1
n
)<
2
n
(n∈N+);
(II)如果对任何x≥0,都有f(x)≤ax,求a的取值范围.
答案

(Ⅰ) 令g(x)=2x-f(x),G(x)=f(x)-x.

∵g′(x)=2-cosx-

1
x+1
,定义域为(0,+∞);

∴g(x)在(0,+∞)递增,⇒g(

1
n
)>g(0)⇒2×
1
n
-f(
1
n
)>0⇒f(
1
n
)<
2
n

G(x)在(0,1]递增⇒G(

1
n
)>G(0)⇒f(
1
n
)-
1
n
>0⇒f(
1
n
)>
1
n

从而可得结论.

(Ⅱ)  ①当a≥2时,对x≥0,由(Ⅰ) 的证明知f(x)≤2x≤ax.

②当a≤0时,f(

π
2
)=1+ln(1+
π
2
)>0≥a•
π
2
,不合题意.

③当0<a<2时,今F(x)=f(x)-ax.

F′(x)=cosx+

1
1+x
-a=(cosx-
a
2
)+(
1
1+x
-
a
2
).

x0=min{arccos

a
2
2
a
-1}.则x0>0.

易知当x∈(0,x0)时,F'(x)>0,

∴F(x)递增⇒F(x)>F(0)=0,即f(x)>ax,不合题意.

综上知:a∈[2,+∞).

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