Question

已知函數(shù)f（x）=ln（1+x）-

ax

x+1

（a＞0）．（注：[ln（1+x）]′=

1

1+x

）
（1）若x=1是函數(shù)f（x）的一個(gè)極值點(diǎn)，求a的值；
（2）若f（x）≥0在[0，+∞）上恒成立，求a的取值范圍；
（3）證明：（

2014

2015

）²⁰¹⁵＜

1

e

．

Answer 1

考點(diǎn)：利用導(dǎo)數(shù)研究函數(shù)的極值,函數(shù)恒成立問(wèn)題,利用導(dǎo)數(shù)求閉區(qū)間上函數(shù)的最值

專題：函數(shù)的性質(zhì)及應(yīng)用,導(dǎo)數(shù)的概念及應(yīng)用,導(dǎo)數(shù)的綜合應(yīng)用,不等式的解法及應(yīng)用

分析：（1）利用1處的導(dǎo)數(shù)值為0就可求的a的值；
（2）若f（x）≥0在[0，+∞）上恒成立，則f（x）_min≥0，分當(dāng)0＜a≤1時(shí)和當(dāng)a＞1時(shí)兩種情況，利用導(dǎo)數(shù)法，求出函數(shù)的最小值，進(jìn)而綜合討論結(jié)果，可得a的取值范圍；
（3）要證明：（

2014

2015

）²⁰¹⁵＜

1

e

．即ln（1+

1

2014

）-

1

1+2014

＞0，由（2）知a=1時(shí)，f（x）=ln（1+x）-

x

x+1

在[0，+∞）單調(diào)遞增．又

1

1+2014

＞0，f（0）=0，可得結(jié)論．

解答： 解：（1）∵函數(shù)f（x）=ln（1+x）-

ax

x+1

（a＞0）．
∴函數(shù)f′（x）=

1

1+x

-

a(x+1)-ax

(x+1)2

=

x+1-a

(x+1)2

（a＞0）．
∵x=1是函數(shù)f（x）的一個(gè)極值點(diǎn)，
∴f′（1）=

2-a

4

=0
∴a=2；…（2分）
（2）∵f（x）≥0在[0，+∞）上恒成立，
∴f（x）_min≥0，…（3分）
當(dāng)0＜a≤1時(shí)，f′（x）≥0在[0，+∞）上恒成立，即f（x）在[0，+∞）上為增函數(shù)，..（4分）
∴f（x）_min=f（0）=0成立，
∴0＜a≤1…（5分）
當(dāng)a＞1時(shí)，令f′（x）＞0，則x＞a-1，令f′（x）＜0，則0≤x＜a-1，…（6分）
即f（x）在[0，a-1）上為減函數(shù)，在（a-1，+∞）上為增函數(shù)，
∴f（x）_min=f（a-1）≥0，
又f（0）=0＞（a-1），則矛盾．
綜上，a的取值范圍為（0，1]…（8分）
證明：（3）要證：（

2014

2015

）²⁰¹⁵＜

1

e

，只需證(

2015

2014

)2015＞e．
兩邊取自然對(duì)數(shù)得，2015ln

2015

2014

＞1，…（9分）
即ln

2015

2014

＞

1

2015

，
即ln

2015

2014

-

1

2015

＞0，
即ln（1+

1

2014

）-

1

1+2014

＞0，…（11分）
由（2）知a=1時(shí)，f（x）=ln（1+x）-

x

x+1

在[0，+∞）單調(diào)遞增．
又

1

1+2014

＞0，f（0）=0，
f（

1

2014

）=ln（1+

1

2014

）-

1

1+2014

＞f（0）=0…（13分）
∴（

2014

2015

）²⁰¹⁵＜

1

e

成立…（14分）

點(diǎn)評(píng)：本題考查的知識(shí)點(diǎn)是利用導(dǎo)數(shù)研究函數(shù)的極佳，利用導(dǎo)數(shù)研究函數(shù)的單調(diào)性，利用單調(diào)性證明不等式，恒成立問(wèn)題，綜合性強(qiáng)，運(yùn)算量大，轉(zhuǎn)化困難，屬于難題．