解答题已知函数f(x)=ln(x+1)-x
(1)求f(x)的极值;
(2)若x>-1,求证;
(3)若函数,当恒成立时,求整数k的最大值.
网友回答
解:(1)函数f(x)的定义域为(-1,+∞).
f′(x)==,
当-1<x<0时,f′(x)>0,f(x)单调递增;当x>0时,f′(x)<0,f(x)单调递减,
所以当x=0时f(x)取得极大值f(0)=0,无极小值;
(2)由(1)知,x=0为f(x)唯一的极大值点,也即最大值点,
所以当x>-1时,f(x)≤f(0)=0,即ln(x+1)-x≤0,
所以ln(x+1)≤x;
令g(x)=ln(x+1)+-1,则g′(x)=-=,
当-1<x<0时,g′(x)<0,g(x)单调递减;当x>0时,g′(x)>0,g(x)单调递增,
所以x=0是g(x)唯一的极小值点,也即最小值点,
所以g(x)≥g(0)=0,即ln(x+1)+-1≥0,
所以ln(x+1)≥1-.
综上,x>-1时,;
(3)g(x)=,当x>0时,g(x)>恒成立,令x=1有k<2[1+ln2].
又k为正整数.则k的最大值不大于3.
下面证明当k=3时,f(x)>(x>0)恒成立,即证明x>0时(x+1)ln(x+1)+1-2x>0恒成立.
令g(x)=(x+1)ln(x+1)+1-2x,
则g′(x)=ln(x+1)-1.
当x>e-1时,g′(x)>0;当0<x<e-1时,g′(x)<0.
∴当x=e-1时,g(x)取得最小值g(e-1)=3-e>0.
∴当x>0时,(x+1)ln(x+1)+1-2x>0恒成立.
因此正整数k的最大值为3.解析分析:(1)确定函数定义域,利用导数判断单调性,根据单调性的情况即可求得极值;(2)由(1)知f(0)为最小值,即f(x)≥f(0),由此可证ln(x+1)≤x;令g(x)=ln(x+1)+-1,利用导数可证明g(x)≥g(0),由此可证明ln(x+1)≥1-.(3)可以先利用特殊值x=1尝试k的可能值,然后用导数的方法予以证明;点评:本题考查应用导数求函数的极值、最值及导数研究函数单调性,考查综合运用所学知识分析问题解决问题的能力,综合性强,难度大,其中特值探求k值是解决(2)问的“良方”.