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:
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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+
,所以f′(1)=0,得2+b x+1
=0,可得b=-4b 2
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+
,在(-1,+∞)上的符号只有一种,即f′(x)≥0恒成立或f′(x)≤0恒成立,b x+1
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
≥0,变形为b≥-2x2-2x,b+2x(x+1) x+1
而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
,(n≥2)1 n+1
∴
+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
.故不等式成立.1 2