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设函数f(x)=x2+bln(x+1),其中b≠0.
(1)若b=-12,求f(x)在[1,3]的最小值;
(2)如果f(x)在定义域内既有极大值又有极小值,求实数b的取值范围;
(3)是否存在最小的正整数N,使得当n≥N时,不等式ln
n+1
n
n−1
n3
恒成立.
人气:358 ℃ 时间:2020-06-24 02:08:01
解答
(1)由题意知,f(x)的定义域为(-1,+∞),
b=-12时,由f/(x)=2x−
12
x+1
2x2+2x−12
x+1
=0
,得x=2(x=-3舍去),
当x∈[1,2)时,f′(x)<0,当x∈(2,3]时,f′(x)>0,
所以当x∈[1,2)时,f(x)单调递减;当x∈(2,3]时,f(x)单调递增,
所以f(x)min=f(2)=4-12ln3
(2)由题意f/(x)=2x+
b
x+1
2x2+2x+b
x+1
=0
在(-1,+∞)有两个不等实根,
即2x2+2x+b=0在(-1,+∞)有两个不等实根,
设g(x)=2x2+2x+b,则
△=4−8b>0
g(−1)>0
,解之得0<b<
1
2

(3)对于函数f(x)=x2-ln(x+1),令函数h(x)=x3-f(x)=x3-x2+ln(x+1)
h/(x)=3x2−2x+
1
x+1
3x3+(x−1)2
x+1

∴当x∈[0,+∞)时,h′(x)>0
所以函数h(x)在[0,+∞)上单调递增,
又h(0)=0,
∴x∈(0,+∞)时,恒有h(x)>h(0)=0
即x2<x3+ln(x+1)恒成立.
x=
1
n
∈(0,+∞)
,则有ln(
1
n
+1)>
1
n2
1
n3
恒成立.
显然,存在最小的正整数N=1,使得当n≥N时,不等式ln(
1
n
+1)>
1
n2
1
n3
恒成立
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