已知函数f(x)=ax2+ln(x+1).(1)当a=?14时,求函数f(x)的单调区间;(Ⅱ)当x∈[0,+∞)时,不
已知函数f(x)=ax2+ln(x+1).(1)当a=?14时,求函数f(x)的单调区间;(Ⅱ)当x∈[0,+∞)时,不等式f(x)≤x恒成立,求实数a的取值范围.(文)...
已知函数f(x)=ax2+ln(x+1).(1)当a=?14时,求函数f(x)的单调区间;(Ⅱ)当x∈[0,+∞)时,不等式f(x)≤x恒成立,求实数a的取值范围.(文)(Ⅲ)利用ln(x+1)≤x,求证:ln{(1+22×3)(1+43×5)(1+85×9)?…?[1+2n(2n?1+1)(2n+1)]}<1(其中n∈N*,e是自然对数的底数).(Ⅲ)求证:(1+22×3)(1+43×5)(1+85×9)?…?[1+2n(2n?1+1)(2n+1)]<e(其中n∈N*,e是自然对数的底数).
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(Ⅰ)解:当a=?
时,f(x)=?
x2+ln(x+1)(x>-1),f′(x)=?
x+
=?
(x>-1),
由f'(x)>0,解得-1<x<1,由f'(x)<0,解得x>1.
故函数f(x)的单调递增区间为(-1,1),单调递减区间为(1,+∞).(4分)
(Ⅱ)解:因当x∈[0,+∞)时,不等式f(x)≤x恒成立,即ax2+ln(x+1)-x≤0恒成立,设g(x)=ax2+ln(x+1)-x(x≥0),只需g(x)max≤0即可.(5分)
由g′(x)=2ax+
?1=
,
(ⅰ)当a=0时,g′(x)=
,当x>0时,g'(x)<0,函数g(x)在(0,+∞)上单调递减,故g(x)≤g(0)=0成立.(6分)
(ⅱ)当a>0时,由g′(x)=
=0,因x∈[0,+∞),所以x=
?1,
①若
?1<0,即a>
时,在区间(0,+∞)上,g'(x)>0,则函数g(x)在(0,+∞)上单调递增,g(x)在[0,+∞)上无最大值(或:当x→+∞时,g(x)→+∞),此时不满足条件;
②若
?1≥0,即0<a≤
时,函数g(x)在(0,
?1)上单调递减,在区间(
?1,+∞)上单调递增,同样g(x)在[0,+∞)上无最大值,不满足条件.(8分)
(ⅲ)当a<0时,由g′(x)=
,∵x∈[0,+∞),∴2ax+(2a-1)<0,
∴g'(x)<0,故函数g(x)在[0,+∞)上单调递减,故g(x)≤g(0)=0成立.
综上所述,实数a的取值范围是(-∞,0].(10分)
(Ⅲ)证明:据(Ⅱ)知当a=0时,ln(x+1)≤x在[0,+∞)上恒成立(11分)
又
=2(
?
),
∵ln{(1+
)(1+
)(1+
)?…?[1+
1 |
4 |
1 |
4 |
1 |
2 |
1 |
x+1 |
(x+2)(x?1) |
2(x+1) |
由f'(x)>0,解得-1<x<1,由f'(x)<0,解得x>1.
故函数f(x)的单调递增区间为(-1,1),单调递减区间为(1,+∞).(4分)
(Ⅱ)解:因当x∈[0,+∞)时,不等式f(x)≤x恒成立,即ax2+ln(x+1)-x≤0恒成立,设g(x)=ax2+ln(x+1)-x(x≥0),只需g(x)max≤0即可.(5分)
由g′(x)=2ax+
1 |
x+1 |
x[2ax+(2a?1)] |
x+1 |
(ⅰ)当a=0时,g′(x)=
?x |
x+1 |
(ⅱ)当a>0时,由g′(x)=
x[2ax+(2a?1)] |
x+1 |
1 |
2a |
①若
1 |
2a |
1 |
2 |
②若
1 |
2a |
1 |
2 |
1 |
2a |
1 |
2a |
(ⅲ)当a<0时,由g′(x)=
x[2ax+(2a?1)] |
x+1 |
∴g'(x)<0,故函数g(x)在[0,+∞)上单调递减,故g(x)≤g(0)=0成立.
综上所述,实数a的取值范围是(-∞,0].(10分)
(Ⅲ)证明:据(Ⅱ)知当a=0时,ln(x+1)≤x在[0,+∞)上恒成立(11分)
又
2n |
(2n?1+1)(2n+1) |
1 |
2n?1+1 |
1 |
2n+1 |
∵ln{(1+
2 |
2×3 |
4 |
3×5 |
8 |
5×9 |
2
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