Question

已知函數(shù)f(x)=ax2+ln(x+1).

（1）當(dāng)a=時(shí)，求函數(shù)f(x)的單調(diào)區(qū)間；

（2）當(dāng)時(shí)，函數(shù)y=f(x)圖像上的點(diǎn)都在所表示的平面區(qū)域內(nèi)，求實(shí)數(shù)a的取值范圍；

（3）求證：（其中,e是自然數(shù)對數(shù)的底數(shù)）

 

Answer 1

（1）的單調(diào)遞增區(qū)間為，單調(diào)遞減區(qū)間為（2）（3）見解析

【解析】

試題分析：

（1）函數(shù)f(x)是二次與對數(shù)的結(jié)合，求單調(diào)性可以利用導(dǎo)數(shù)，以此先求定義域，求導(dǎo)，求導(dǎo)函數(shù)大于0與小于0分別求出單調(diào)遞增與單調(diào)遞減區(qū)間.

（2）要使得函數(shù)圖象上的點(diǎn)都在所表示的平面區(qū)域內(nèi)，則當(dāng)時(shí)，

不等式恒成立即可，即轉(zhuǎn)化了恒成立問題，則只需要,故考慮對求導(dǎo)求單調(diào)性來確定函數(shù)在上的最大值，因?yàn)閷?dǎo)函數(shù)含有參數(shù)a，所以在求解單調(diào)性確定最值的過程中需要討論a的范圍，討論需從兩根的大小和0的大小進(jìn)行分析才能確定的最值，從而得到a的取值范圍.

（3）考慮把不等式兩邊同時(shí)去對數(shù)再證明，即證明，利用對數(shù)的乘法公式可以把不等式的左邊化解成為不可求和數(shù)列的和，在利用利用（2）得到當(dāng)a=0時(shí)，ln(1+x)是恒成立的，把不可求和數(shù)列放縮成為可以裂項(xiàng)求和的數(shù)列，裂項(xiàng)利用，進(jìn)而證明原不等式.

試題解析：

（1）當(dāng)時(shí)，（），

（）， 1分

由解得，由解得．

故函數(shù)的單調(diào)遞增區(qū)間為，單調(diào)遞減區(qū)間為． 3分

（2）因函數(shù)圖象上的點(diǎn)都在所表示的平面區(qū)域內(nèi)，則當(dāng)時(shí)，

不等式恒成立，即恒成立，

設(shè)（），只需即可． 4分

由，

（�。┊�(dāng)時(shí)，，當(dāng)時(shí)，，

函數(shù)在上單調(diào)遞減，故成立． 5分

（ⅱ）當(dāng)時(shí)，由，因，所以，

①，即時(shí)，在區(qū)間上，，則函數(shù)在上單調(diào)遞增，

在上無最大值（或：當(dāng)時(shí)，），此時(shí)不滿足條件；

②若，即時(shí)，函數(shù)在上單調(diào)遞減，

在區(qū)間上單調(diào)遞增，同樣在上無最大值，不滿足條件． 8分

（ⅲ）當(dāng)時(shí)，由，∵，∴，

∴，故函數(shù)在上單調(diào)遞減，故成立．

綜上所述，實(shí)數(shù)的取值范圍是． 10分

（3）據(jù)（2）知當(dāng)時(shí)，在上恒成立.

（或另證在區(qū)間上恒成立）， 11分

又，

∵

，

. 14分

考點(diǎn)：導(dǎo)數(shù)單調(diào)性恒成立數(shù)形結(jié)合不等式