问题 解答题
已知函数f(x)=ln
1+2x
+mx

(I)若f(x)为定义域上的单调函数,求实数m的取值范围;
(II)当m=1,且1≥a>b≥0时,证明:
4
3
f(a)-f(b)
a-b
<2
答案

(I)f(x)=ln

1+2x
+mx=
1
2
ln(1+2x)+mx(x>-
1
2
),

f′(x)=

1
1+2x
+m.

x>-

1
2
1
1+2x
>0
,故不存在实数m,

使f′(x)=

1
1+2x
+m<0对x>-
1
2
恒成立,

f′(x)=

1
1+2x
+m≥0对x>-
1
2
恒成立得,

m≥-

1
1+2x
x>-
1
2
恒成立

-

1
1+2x
<0,故m≥0

经检验,当m≥0时,f′(x)=

1
1+2x
+m>0对x>-
1
2
恒成立

∴当m≥0时,f(x)为定义域上的单调递增函数.

(II)证明:当m=1时,令g(x)=f(x)-

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

g′(x)=

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

在[0,1]上总有g′(x)≥0,

即g(x)在[0,1]上递增

∴当1≥a>b≥0时,g(a)>g(b),

f(a)-

4
3
a>f(b)-
4
3
b⇒
f(a)-f(b)
a-b
4
3

h(x)=f(x)-2x=

1
2
ln(1+2x)-x,

由(2)知它在[0,1]上递减,

∴h(a)<h(b)

f(a)-2a<f(b)-2b⇒

f(a)-f(b)
a-b
<2

综上所述,当m=1,且1≥a>b≥0时,

4
3
f(a)-f(b)
a-b
<2

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