已知函数f(x)=aln(x+1)﹣ax﹣x2.
(Ⅰ)若x=1为函数f(x)的极值点,求a的值;
(Ⅱ)讨论f(x)在定义域上的单调性;
(Ⅲ)证明:对任意正整数n,ln(n+1)<2+.
已知函数f(x)=aln(x+1)﹣ax﹣x2.
(Ⅰ)若x=1为函数f(x)的极值点,求a的值;
(Ⅱ)讨论f(x)在定义域上的单调性;
(Ⅲ)证明:对任意正整数n,ln(n+1)<2+.
【考点】利用导数求闭区间上函数的最值;利用导数研究函数的单调性;利用导数研究函数的极值.
【专题】导数的综合应用.
【分析】(I)由,f′(1)=0,知
,由此能求出a.
(Ⅱ)由,令f′(x)=0,得x=0,或
,又f(x)的定义域为(﹣1,+∞),讨论两个根及﹣1的大小关系,即可判定函数的单调性;
(Ⅲ)当a=1时,f(x)在[0,+∞)上递减,∴f(x)≤f(0),即ln(x+1)≤x+x2,由此能够证明ln(n+1)<2+.
【解答】解:(1)因为,
令f'(1)=0,即,解得a=﹣4,
经检验:此时,x∈(0,1),f'(x)>0,f(x)递增;x∈(1,+∞),f'(x)<0,f(x)递减,
∴f(x)在x=1处取极大值.满足题意.
(2),
令f'(x)=0,得x=0,或,又f(x)的定义域为(﹣1,+∞)
①当,即a≥0时,若x∈(﹣1,0),则f'(x)>0,f(x)递增;若x∈(0,+∞),则f'(x)<0,f(x)递减;
②当,即﹣2<a<0时,若x∈(﹣1,
,则f'(x)<0,f(x)递减;
若,0),则f'(x)>0,f(x)递增;若x∈(0,+∞),则f'(x)<0,f(x)递减;
③当,即a=﹣2时,f'(x)≤0,f(x)在(﹣1,+∞)内递减,
④当,即a<﹣2时,若x∈(﹣1,0),则f'(x)<0,f(x)递减;若x∈(0,
,
则f'(x)>0,f(x)递增;若,+∞),则f'(x)<0,f(x)递减;
(3)由(2)知当a=1时,f(x)在[0,+∞)上递减,∴f(x)≤f(0),即ln(x+1)≤x+x2,
∵,∴
,i=1,2,3,…,n,
∴,
∴.
【点评】本题考查函数极值的意义及利用导数研究函数的单调性,证明:对任意的正整数n.解题时要认真审题,注意导数的合理运用,恰当地利用裂项求和法进行解题.