问题 解答题
设函数f(x)=x2+bln(x+1).
(1)若对于定义域内的任意x,都有f(x)≥f(1)成立,求实数b的值;
(2)若函数f(x)在定义域是单调函数,求实数b的取值范围;
(3)求证:
1
23
+
2
33
+
3
43
+…+
n-1
n3
<ln(n+1).(n∈N*)
答案

(1)根据题意f(x)≥f(1)成立,得f(x)在定义域(-1,+∞)上的最小值是f(1),

∴函数在x=1处取得最小值,说明x=1是函数的极小值点,

因为f′(x)=2x+

b
x+1
,所以f′(1)=0,得2+
b
2
=0
,可得b=-4

经检验b=-4符合题意;

(2)函数f(x)在定义域是单调函数,说明

f′(x)=2x+

b
x+1
,在(-1,+∞)上的符号只有一种,即f′(x)≥0恒成立或f′(x)≤0恒成立,

①根据函数的特征可得在(-1,+∞)上f′(x)总有正值,f′(x)≤0不可能恒成立,

②f′(x)≥0恒成立,即

b+2x(x+1)
x+1
≥0,变形为b≥-2x2-2x,

t(x)=-2x 2-2x在(-1,+∞)上的最大值为t(-

1
2
)=
1
2

故b

1
2

综合①②知,实数b取值范围是[

1
2
,+∞)

(2)∵

n-1
n3
n-1
n3-1
=
n-1
(n-1)(n2+n+1)
=
1
n2+n+1
1
n(n+1)
=
1
n
-
1
n+1
,(n≥2)

1
23
+
2
33
+
3
43
+…+
n-1
n3
<(
1
2
-
1
3
)+(
1
3
-
1
4
)+…+(
1
n
-
1
n+1
)=
1
2
-
1
n+1
1
2

又∵n≥2,ln(n+1)≥ln3>ln

e
=
1
2
.故不等式成立.

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