问题 解答题
已知f(x)=ln(1+x2)+ax(a≤0).
(Ⅰ)讨论f(x)的单调性.
(Ⅱ)证明:(1+
1
24
)•(1+
1
34
)•…•(1+
1
n4
)<e(n∈N*,n≥2,其中无理数e=2.71828…)
答案

(Ⅰ)f′(x)=-

ax
1+x2
+a=
ax2+2x+a
1+x2

当a=0时,f′(x)=

2x
1+x2
>0⇔x>0

∴f(x)在(0,+∞)单调递增,在(-∝,0)单调递减.

当a<0且ax2+2x+a=0的判别式△≤0,

即a≤0时,f′(x)≤0对x∈R恒成立.

∴f(x)在R上单调递减.

当-1<a<0时,由f′(x)>0得:ax2+2x+a>0

解得:

1+
1-a2
a
<x<
1-
1-a2
a

由f′(x)<0可得:x>

1-
1-a2
a
或x<
1+
1-a2
a

∴f(x)在[

1+
1-a2
a
1-
1-a2
a
]上单调递增,

在(-∝,

1+
1-a2
a
],[
1-
1-a2
a
,+∞)上单调递减.

(Ⅱ)由(Ⅰ)当a=-1时,f(x)在(-∞,+∞)上单调递减.

当x>0时f(x)<f(0)

∴ln(1+x2)-x<0,即ln(1+x2)<x

∴ln[(1+

1
24
)•(1+
1
34
)…(1+
1
n4
)]

=ln(1+

1
24
)•(1+
1
34
)…(1+
1
n4
)<
1
22
+
1
32
+…+
1
n2

1
1×2
+
1
2×3
+…+
1
n(n-1)
=(1-
1
2
)+(
1
2
-
1
3
)+…+(
1
n
-
1
n+1
)=1-
1
n
<1

∴(1+

1
24
)•(1+
1
34
)…(1+
1
n4
)<e.

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