函数f(x)=x2+bln(x+1),其中b∈R. (1)若函数f(x)在其定义域内是单调函数,求b的取值范围; (2)若对f(x)定义域内的任意x,都有f(x)≥f(1),求b的值; (3)设a>1,g(x)=x3-2a2x+a2-2a.当b=
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(1)f/(x)=2x+
=b x+1
(x>-1),2x2+2x+b x+1
由题意,f′(x)≥0在(-1,+∞)内恒成立,或f′(x)≤0在(-1,+∞)内恒成立.
若f′(x)≥0,则2x2+2x+b≥0,即b≥-2x2-2x=-2(x+
)2+1 2
恒成立,1 2
显然,-2(x+
)2+1 2
在(-1,+∞)内的最大值为1 2
,所以b≥1 2
;1 2
f′(x)≤0,则2x2+2x+b≤0,
显然,该不等式在(-1,+∞)内不恒成立;
综上,所求b的取值范围为[
,+∞);1 2
(2)由题意,f(1)是函数的最小值也是极小值.
因此f′(1)=2+
=0,解得b=-4,b 2
经验证b=-4符合题意;
(3)首先研究f(x),g(x)在[0,1]上的性质,
由(1),当b=
时,函数f(x)=x2+bln(x+1)在(-1,+∞)内单调递增,从从而f(x)在[0,1]上单调递增,1 2
因此,f(x)在[0,1]上的最小值为f(0)=0,最大值为f(1)=1+
ln2,1 2
g′(x)=3(x2-a2),由a>1,知当x∈[0,1]时,g′(x)=3(x2-a2)<0,
因此g(x)=x3-3a2x+a2-2a在[0,1]上单调递减.
∴g(x)max=g(0)=a2-2a,g(x)min=g(1)=1-2a2-2a,
∵a>1,∴g(x)min=g(1)=1-2a2-2a<0,
①若g(x)max=g(0)=a2-2a≥0,即a≥2时,两函数在[0,1]上有交点,此时a≥2显然满足条件;
②若g(x)max=g(0)=a2-2a<0,即1<a<2,f(x)的图象在上,g(x)的图象在下,
只需f(x)min-g(x)max<
,即f(0)-g(0)<1 2
,1 2
即-(a2-2a)<
,1 2
解得1+
<a<2.2 2
综上,所求实数a的取值范围(1+
,+∞).2 2