已知函数f(x)=ax2+ln(x+1).
1个回答

解题思路:(1)当

a=−

1

4

时,直接对f(x)求导,解不等式f′(x)>0和f′(x)<0,即可求函数f(x)的单调区间;

(2)根据函数f(x)在区间[1,+∞)上为减函数可确定a≤

1

2x(x+1)

,又

1

2x(x+1)

最小值为

1

4

,从而可确定a的取值范围;

(3)不等式f(x)-x≤0可化简为ax2+ln(x+1)-x≤0,分情况讨论,a=0,a<0和a>0时ax2+ln(x+1)-x≤0是否恒成立即可.

(1)当a=−

1

4时,f(x)=−

1

4x2+ln(x+1)(x>−1),

∴f′(x)=−

1

2x+

1

x+1=−

(x+2)(x−1)

x+1

解f′(x)>0得-1<x<1;

解f′(x)<0得x>1.

∴f(x)的单调递增区间是(-1,1),单调递减区间是(1,+∞).

(2)因为函数f(x)在区间[1,+∞)上为减函数,

∴f′(x)=2ax+

1

x+1≤0对∀x∈[1,+∞)恒成立

即a≤−

1

2x(x+1)对∀x∈[1,+∞)恒成立

∴a≤-[1/4].

(3)∵当x∈[0,+∞)时,不等式f(x)-x≤0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)min≤0即可

由g′(x)=2ax+

1

x+1−1=

x[2ax+(2a−1)]

x+1

①当a=0时,g′(x)=−

x

x+1,

当x>0时,g′(x)<0,函数g(x)在(0,+∞)上单调递减,

∴g(x)≤g(0)=0成立

②当a>0时,令g′(x)=0,

∵x≥0,

∴解得x=

1

2a−1

1)当[1/2a−1<0,即a>

1

2]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,不合题设.

2)当[1/2a−1≥0时,即0<a≤

1

2]时,在区间(0,

1

2a−1)上g′(x)<0;

在区间(

1

2a−1,+∞)上g′(x)>0.

∴函数g(x)在区间(0,

1

2a−1)上单调递减,在区间(

1

2a−1,+∞)上单调递增,

同样g(x)在[0,+∞)无最大值,不满足条件.

③当a<0时,由x≥0,故2ax+(2a-1)<0,

∴g′(x)=

x[2ax+(2a−1)]

x+1<0,

∴函数g(x)在[0,+∞)上单调递减,

∴g(x)≤g(0)=0成立,

综上所述,实数a的取值范围是(-∞,0].

点评:

本题考点: 导数在最大值、最小值问题中的应用.

考点点评: 本题考查导数在求函数单调性和最值中的应用,以及不等式恒成立问题的解决技巧,考查分类讨论的数学思想,属于难题.