问题 解答题
已知函数f(x)=ln(1+x2)+ax.(a≤0).
(Ⅰ)若f(x)在x=0处取得极值,求a的值;
(Ⅱ)讨论f(x)的单调性;
(Ⅲ)证明:(1+
1
22
)(1+
1
42
)(1+
1
82
)…(1+
1
22n
)<e(n∈N*)
答案

(Ⅰ)f′(x)=

2x
1+x2
+a,因为x=0是f(x)的一个极值点,∴f'(0)=0,∴a=0验证知a=0符合条件.------------2分

(Ⅱ)因为f′(x)=

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

1)若a=0时,∴f(x)在(0,+∞)单调递增,在(-∞,0)单调递减;

2)若

a<0
△≤0
得,当a≤-1时,f′(x)≤0对x∈R恒成立,∴f(x)在R上单调递减;

3)若-1<a<0时,由f'(x)>0得ax2+2x+a>0∴

-1+
1-a2
a
<x<
-1-
1-a2
a
f(x)在(
-1+
1-a2
a
-1-
1-a2
a
)上单调递增

(-∞,

-1+
1-a2
a
)和(
-1-
1-a2
a
,+∞)上单调递减;

综上所述,若a≤-1时,f(x)在(-∞,+∞)上单调递减,

若-1<a<0时,f(x)在(

-1+
1-a2
a
-1-
1-a2
a
)上单调递增,(-∞,
-1+
1-a2
a
)和(
-1-
1-a2
a
,+∞)上单调递减

若a=0时,f(x)在(0,+∞)单调递增,在(-∞,0)单调递减.---------8分

(Ⅲ)由(Ⅱ)知,当a=-1时,f(x)在(-∞,+∞)单调递减

当x∈(0,+∞)时,由f(x)<f(0)=0∴ln(1+x2)<x

ln[(1+

1
22
)(1+
1
42
)(1+
1
82
)…(1+
1
22n
)]=ln(1+
1
22
)+ln(1+
1
42
)+…+ln(1+
1
22n
)
1
2
+
1
4
+
1
8
+…+
1
2n
=
1
2
(1-
1
2n
)
1-
1
2
=(1-
1
2n
)<1

(1+

1
22
)(1+
1
42
)…(1+
1
22n
)<e---------------------13分

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多项选择题