问题 解答题
已知函数f(x)=(ax+1)ln(x+1)-x.
(1)当a=1时,求f(x)的单调区间;
(2)求证:当x>0时 
1
ln(x+1)
-
1
x
1
2
恒成立;
(3)若(1+
1
n
)n+a≥e
对任意的n∈N*都成立(其中e是自然对数的底),求常数a的最小值.
答案

(1)当a=1时,f(x)=(x+1)ln(x+1)-x,则f′(x)=ln(x+1)

令f′(x)>0,可得x>0,令f′(x)<0,可得-1<x<0,

∴函数的单调增区间为(0,+∞),单调减区间为(-1,0);

(2)证明:当x>0时,欲证

1
ln(x+1)
-
1
x
1
2
恒成立,只需证明当x>0时,ln(x+1)>
2x
x+2

构造函数g(x)=ln(x+1)-

2x
x+2
,则g′(x)=
1
x+1
-
4
(x+2)2
=
x2
(x+1)(x+2)2
>0

∴g(x)=ln(x+1)-

2x
x+2
在(0,+∞)上单调递增

∴g(x)>g(0)=0

∴当x>0时,ln(x+1)>

2x
x+2

∴当x>0时,

1
ln(x+1)
-
1
x
1
2
恒成立;

(3)(1+

1
n
)n+a≥e等价于(n+a)ln(1+
1
n
)≥1

∴a≥

1
ln(1+
1
n
)
-n

∵当x>0时,

1
ln(x+1)
-
1
x
1
2
恒成立,∴
1
ln(1+
1
n
)
-n<
1
2

∴a≥

1
2

∴常数a的最小值为

1
2

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