问题 解答题
设函数f(x)=(1+x)2+ln(1+x)2
(1)求f(x)的单调区间;
(2)若当x∈[
1
e
-1,e-1]时,不等式f(x)<m恒成立,求实数m的取值范围;
(3)若关于x的方程f(x)=x2+x+a在区间[0,2]上恰好有两个相异的实根,求实数a的取值范围.
答案

(1)函数定义域为(-∞,-1)∪(-1,+∞),

因为f′(x)=2[(x+1)-

1
x+1
]=
2x(x+2)
x+1

由f′(x)>0得-2<x<-1或x>0,由f′(x)<0得x<-2或-1<x<0.

∴函数的递增区间是(-2,-1),(0,+∞),递减区间是(-∞,-2),(-1,0).

(2)由f′(x)=

2x(x+2)
x+1
=0得x=0或x=-2.由(1)知,f(x)在[
1
e
-1,0]上递减,在[0,e-1]上递增.

又f(

1
e
-1)=
1
e2
+2,f(e-1)=e2-2,

e2-2-

1
e2
-2=
(e2-2)2-5
e2
>0

∴e2-2>

1
e2
+2.所以x∈[
1
e
-1,e-1]时,[f(x)]max=e2-2.故m>e2-2时,不等式f(x)<m恒成立.

(3)方程f(x)=x2+x+a,即x-a+1-ln(1+x)2=0,记g(x)=x-a+1-ln(1+x)2

所以g′(x)=1-

2
1+x
=
x-1
x+1

由g′(x)>0,得x<-1或x>1,由g′(x)<0,得-1<x<1.

所以g(x)在[0,1]上递减,在[1,2]上递增,

为使f(x)=x2+x+a在[0,2]上恰好有两个相异的实根,只须g(x)=0在[0,1]和(1,2]上各有一个实根,于是有

g(0)≥0
g(1)<0
g(2)≥0
,∴
-a+1≥0
1-a+1-2ln2<0
2-a+1-2ln3≥0

∴2-2ln2<a≤3-2ln3.

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名词解释