已知函数
有且只有一个零点,其中
.
(Ⅰ)求
的值;
(Ⅱ)若对任意的
,有
成立,求实数
的最大值;
(Ⅲ)设
,对任意
, 证明:不等式
恒成立.
已知函数
有且只有一个零点,其中
.
(Ⅰ)求
的值;
(Ⅱ)若对任意的
,有
成立,求实数
的最大值;
(Ⅲ)设
,对任意
, 证明:不等式
恒成立.
解:(Ⅰ)f(x)的定义域为(﹣a,+∞),
.
由f'(x)=0,得x=1﹣a>﹣a.
∵当﹣a<x<1﹣a时,f'(x)>0;当x>1﹣a时,f'(x)<0,
∴f(x)在区间(﹣a,1﹣a]上是增函数,在区间[1﹣a,+∞)上是减函数,
∴f(x)在x=1﹣a处取得最大值.
由题意知f(1﹣a)=﹣1+a=0,解得a=1.
(Ⅱ)由(Ⅰ)知f(x)=ln(x+1)﹣x,
当k≥0时,取x=1得,f(1)=ln2﹣1<0,知k≥0不合题意.
当k<0时,设g(x)=f(x)﹣kx2=ln(x+1)﹣x﹣kx2.
则![]()
令g/(x)=0,得x1=0,
.
①若
≤0,即k≤﹣
时,g'(x)>0在x∈(0,+∞)上恒成立,
∴g(x)在[0,+∞)上是增函数,从而总有g(x)≥g(0)=0,
即f(x)≥kx2在[0,+∞)上恒成立.
②若
,即
时,对于
,g'(x)<0,
∴g(x)在
上单调递减.
于是,当取
时,g(x0)<g(0)=0,即f(x0)≥
不成立.
故
不合题意.
综上,k的最大值为
.
(Ⅲ) 由h(x)=f(x)+x=ln(x+1).
不妨设x1>x2>﹣1,则要证明
,
只需证明
,
即证
,
即证
.
设
,则只需证明
,
化简得
.
设
,则
,
∴φ(t)在(1,+∞)上单调递增,
∴φ(t)>φ(1)=0.
即
,得证.
故原不等式恒成立.