已知函数f(x)=ln(x+a),g(x)=x2+x,若函数F(x)=f(x)-g(x)在x=0处取得极值.(1)求实数a的值

2024-12-04 20:56:03
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回答1:

(1)由题意知,F(x)=ln(x+a)-x2-x,则F′(x)=

1
x+a
?2x?1,
∵x=0时,F(x)取得极值,
∴F'(0)=0,
1
0?a
?2×0?1=0
,解得a=1,
经检验a=1符合题意,
∴实数a的值为1.
(2)∵a=1,则F(x)=ln(x+1)-x2-x,
F(x)+
5
2
x?m=0

ln(x+1)?x2+
3
2
x?m=0

h(x)=ln(x+1)?x2+
3
2
x?m

F(x)+
5
2
x?m=0
在[0,2]上恰有两个不同的实数根等价于h(x)=0在[0,2]恰有两个不同的实数根,
h′(x)=
1
x+1
?2x+
3
2
=?
(4x+5)(x?1)
2(x+1)

∴当x∈(0,1)时,h'(x)>0,于是h(x)在(0,1)上单调递增,当x∈(1,2)时,h'(x)<0,于是h(x)在(1,2)上单调递减,
则根据题意,有
h(0)=?b≤0
h(1)=ln(1+1)?1+
3
2
?b>0
h(2)=ln(1+2)?4+3?b≤0
,即
m≥0
m<
1
2
+ln2
m≥?1+ln3

?1+ln3≤m<
1
2
+ln2

∴实数m的取值范围为?1+ln3≤m<
1
2
+ln2

(3)∵F(x)=ln(x+1)-x2-x,
∴F(x)的定义域为{x|x>-1},
F′(x)=
?x(2x+3)
x+1

∴令F'(x)=0得,x=0,或x=?
3
2
(舍去),
∴当-1<x<0时,F'(x)>0,F(x)单调递增;当x>0时,F'(x)<0,F(x)单调递减,
∴F(0)为F(x)在(-1,+∞)上的最大值,
∴F(x)≤F(0),即n(x+1)-x2-x≤0(当且仅当x=0时,等号成立),
x=
1
n
>0
,n为任意正整数,
ln(
1
n
+1)<
1
n2
+
1
n

t=
1
n
,则y=
1
n2
+
1
n
t2+t
在[1,+∞)为增函数,
∴(t2+t)min=2,即
1
n2
+
1
n
≤2
恒成立,
ln(
n+1
n
)<
1
n2
+
1
n
≤2

∴对任意的自然数n,有ln(
n+1
n
)<2
恒成立.