问题 解答题
已知函数f(x)=1n(ax+1)+
1-x
1+x
(x≥0,a为正实数).
(Ⅰ)若a=1,求曲线y=f(x)在点(1,f(1))处的切线方程;
(Ⅱ)求函数f(x)的单调区间;
(Ⅲ)若函数f(x)的最小值为1,求a的取值范围.
答案

(Ⅰ)当a=1时,f(x)=1n(x+1)+

1-x
1+x

f(x)=

1
1+x
-
2
(1+x)2
.…(2分)

所以f′(1)=0.又f(1)=ln2,因此所求的切线方程为y=ln2.…(4分)

(Ⅱ)f(x)=

a
ax+1
-
2
(1+x)2
=
ax2+a-2
(ax+1)(1+x)2
.…(5分)

(1)当a-2≥0,即a≥2时,因为x≥0,所以f′(x)>0,所以函数f(x)在[0,+∞)上单调递增.…(6分)

(2)当a-2<0,即0<a<2时,令f′(x)=0,则ax2+a-2=0(x≥0),所以x=

2-a
a

因此,当x∈[0,

2-a
a
)时,f′(x)<0,当x∈(
2-a
a
,+∞)时,f′(x)>0,.

所以函数f(x)的单调递增区间为(

2-a
a
,+∞),,函数f(x)的单调递减区间为[0,
2-a
a
)…(10分)

(Ⅲ)当a≥2时,函数f(x)在[0,+∞)上单调递增,则f(x)的最小值为f(0)=1,满足题意.…(11分)

当0<a<2时,由(Ⅱ)知函数f(x)的单调递增区间为(

2-a
a
,+∞),函数f(x)的单调递减区间为[0,
2-a
a

则f(x)的最小值为f(

2-a
a
),而f(0)=1,不合题意.

所以a的取值范围是[2,+∞).…(13分)

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