问题 解答题
设函数f(x)=ln(x+a)+x2
(I)若当x=-1时,f(x)取得极值,求a的值,并讨论f(x)的单调性;
(II)若f(x)存在极值,求a的取值范围,并证明所有极值之和大于ln
e
2
答案

(Ⅰ)f′(x)=

1
x+a
+2x,

依题意有f'(-1)=0,故a=

3
2

从而f′(x)=

2x2+3x+1
x+
3
2
=
(2x+1)(x+1)
x+
3
2

f(x)的定义域为(-

3
2
,+∞),当-
3
2
<x<-1
时,f'(x)>0;

-1<x<-

1
2
时,f'(x)<0;

x>-

1
2
时,f'(x)>0.

从而,f(x)分别在区间(-

3
2
,-1),(-
1
2
,+∞)单调增加,在区间(-1,-
1
2
)
单调减少.

(Ⅱ)f(x)的定义域为(-a,+∞),f′(x)=

2x2+2ax+1
x+a

方程2x2+2ax+1=0的判别式△=4a2-8.

(ⅰ)若△<0,即-

2
<a<
2
,在f(x)的定义域内f'(x)>0,故f(x)的极值.

(ⅱ)若△=0,则a-

2
a=-
2

a=

2
x∈(-
2
,+∞)
f′(x)=
(
2
x-1)
2
x+
2

x=-

2
2
时,f'(x)=0,

x∈(-

2
,-
2
2
)∪(-
2
2
,+∞)时,f'(x)>0,所以f(x)无极值.

a=-

2
x∈(
2
,+∞)
f′(x)=
(
2
x-1)
2
x-
2
>0
,f(x)也无极值.

(ⅲ)若△>0,即a>

2
a<-
2
,则2x2+2ax+1=0有两个不同的实根x1=
-a-
a2-2
2
x2=
-a+
a2-2
2

a<-

2
时,x1<-a,x2<-a,从而f'(x)有f(x)的定义域内没有零点,

故f(x)无极值.

a>

2
时,x1>-a,x2>-a,f'(x)在f(x)的定义域内有两个不同的零点,

由根值判别方法知f(x)在x=x1,x=x2取得极值.

综上,f(x)存在极值时,a的取值范围为(

2
,+∞).

f(x)的极值之和为f(x1)+f(x2)=ln(x1+a)+

x21
+ln(x2+a)+x22=ln
1
2
+a2-1>1-ln2=ln
e
2

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