考點(diǎn):利用導(dǎo)數(shù)研究函數(shù)的極值,利用導(dǎo)數(shù)研究函數(shù)的單調(diào)性
專題:壓軸題,導(dǎo)數(shù)的綜合應(yīng)用
分析:(Ⅰ)函數(shù)f(x)=ln(x+a)-x
2-x,對其進(jìn)行求導(dǎo),在x=0處取得極值,可得f′(0)=0,求得a值;
(Ⅱ)關(guān)于x的方程f(x)=-
x+b在區(qū)間[0,2]上恰有兩個(gè)不同的實(shí)數(shù)根,將問題轉(zhuǎn)化為φ(x)=0,在區(qū)間[0,2]上恰有兩個(gè)不同的實(shí)數(shù)根,對φ(x)對進(jìn)行求導(dǎo),從而求出b的范圍;
(Ⅲ)f(x)=ln(x+1)-x
2-x的定義域?yàn)閧x|x>-1},利用導(dǎo)數(shù)研究其單調(diào)性,可以推出ln(x+1)-x
2-x≤0,令x=
,可以得到ln(
+1)<
+,利用此不等式進(jìn)行放縮證明;
解答:
解:(Ⅰ)函數(shù)f(x)=ln(x+a)-x
2-x
f′(x)=
-2x-1
當(dāng)x=0時(shí),f(x)取得極值,
∴f′(0)=0
故
-2×0-1=0,
解得a=1,經(jīng)檢驗(yàn)a=1符合題意,
則實(shí)數(shù)a的值為1;
(Ⅱ)由a=1知f(x)=ln(x+1)-x
2-x
由f(x)=-
x+b,得ln(x+1)-x
2+
x-b=0
令φ(x)=ln(x+1)-x
2+
x-b,
則f(x)=-
x+b在區(qū)間[0,2]上恰有兩個(gè)不同的實(shí)數(shù)根等價(jià)于φ(x)=0在區(qū)間[0,2]上恰有兩個(gè)不同的實(shí)數(shù)根.
φ′(x)=
-2x+
=
,
當(dāng)x∈[0,1]時(shí),φ′(x)>0,于是φ(x)在[0,1)上單調(diào)遞增;
當(dāng)x∈(1,2]時(shí),φ′(x)<0,于是φ(x)在(1,2]上單調(diào)遞減,
依題意有φ(0)=-b≤0,
φ(1)=ln(1+1)-1+
-b>0,
φ(2)=ln(1+2)-4+3-b≤0
解得,ln3-1≤b<ln2+
,
故實(shí)數(shù)b的取值范圍為:[ln3-1,ln2+
);
(Ⅲ)f(x)=ln(x+1)-x
2-x的定義域?yàn)閧x|x>-1},由(1)知f(x)=
,
令f′(x)=0得,x=0或x=-
(舍去),
∴當(dāng)-1<x<0時(shí),f′(x)>0,f(x)單調(diào)遞增;
當(dāng)x>0時(shí),f′(x)<0,f(x)單調(diào)遞減.
∴f(0)為f(x)在(-1,+∞)上的最大值.
∴f(x)≤f(0),故ln(x+1)-x
2-x≤0(當(dāng)且僅當(dāng)x=0時(shí),等號(hào)成立)
對任意正整數(shù)n,取x=
>0得,ln(
+1)<
+
∴l(xiāng)n(
)<
,
故2+
+
+…+
>ln2+ln
+ln
+…+ln
=ln(n+1).
點(diǎn)評:本題考查利用導(dǎo)數(shù)研究函數(shù)的極值及單調(diào)性,解題過程中用到了分類討論的思想,分類討論的思想也是高考的一個(gè)重要思想,要注意體會(huì)其在解題中的運(yùn)用,第三問難度比較大,利用了前兩問的結(jié)論進(jìn)行證明,此題是一道中檔題.