已知函数f(x)=ln(x+1)-x.(Ⅰ)求f(x)的最大值;(Ⅱ)设g(x)=f(x)-ax2(a≥0),l是曲线y=g

2025-05-14 07:02:44
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回答1:

(Ⅰ)f(x)的定义域为(-1,+∞),
∵f(x)=ln(x+1)-x,
∴f′(x)=-

x
x+1

∴-1<x<0,f′(x)>0,函数单调递增,x>0,f′(x)<0,函数单调递减,
∴x=0时,f(x)取得最大值f(0)=0;
(Ⅱ)证明:由(Ⅰ),g(x)=ln(x+1)-ax2-x,
设M(x0,y0)是曲线y=g(x)上的任意一点,则函数在M处的切线方程为y-g(x0)=g′(x0)(x-x0),
即y=(
1
x0+1
-2ax0-1)(x-x0)+f(x0
令h(x)=g(x)-[(
1
x0+1
-2ax0-1)(x-x0)+f(x0)],则
h′(x)=
1
x+1
-2ax-1-(
1
x0+1
-2ax0-1),
∵h′(x0)=0,
∴h′(x)在(-1,+∞)上是减函数,
∴h(x)在(-1,x0)上是增函数,在(x0,+∞)上是减函数,
∴h(x)在x=x0处取得最大值h(x0),即h(x)≤0恒成立,
∴曲线y=g(x)上的任意一点都不可能在直线l的上方;
(Ⅲ)证明:由(Ⅰ)知ln(x+1)≤x在(-1,+∞)是恒成立,当且仅当x=0时,等号成立,
故当x>-1且x≠0时,有ln(x+1)<x,
2n
(2n+1+1)(2n+1)
=2(
1
2n?1+1
-
1
2n+1
),
∴ln{(1+
2
2×3
)(1+
4
3×5
)(1+
8
5×9
)…[1+
2n
(2n+1+1)(2n+1)
]}
=ln(1+
2
2×3
)+ln(1+
4
3×5
)+ln(1+
8
5×9
)+…+ln[1+
2n
(2n+1+1)(2n+1)
]
2
2×3
+
4
3×5
+…+
2n
(2n+1+1)(2n+1)

=2[(
1
2
-
1
3
)+(
1
3
-
1
5
)+…+(
1
2n?1+1
-
1
2n+1
)]=2(
1
2
-
1
2n+1
)=1-
2
2n+1
<1,
∴(1+
2
2×3
)(1+
4
3×5
)(1+
8
5×9
)…[1+
2n
(2n+1+1)(2n+1)
]<e.