Question

（2012•河北模擬）已知函數(shù)f（x）=x²+x-ln（x+a）+3b在x=0處取得極值0．
（1）求實(shí)數(shù)a，b的值；
（II）若關(guān)于x的方程f(x)=

5

2

x+m在區(qū)間[0，2]上恰有兩個(gè)不同的實(shí)數(shù)根，求實(shí)數(shù)m的取值范圍；
（III）證明：對(duì)任意的正整數(shù)n＞l，不等式1+

1

2

+

1

3

+…+

1

n-1

＞ln

n+1

2

都成立．

Answer 1

分析：（I）由已知函數(shù)求導(dǎo)得f′（x）根據(jù)在x=0處取得極值0列出方程即可解得a，b．
（II）由（I）知f（x）=x²+x-ln（1+x）．將方程f(x)=

5

2

x+m轉(zhuǎn)化x²+x-ln（1+x）-

5

2

x-m=0，令H（x）=x²+x-ln（1+x）-

5

2

x-m，再利用導(dǎo)數(shù)研究其單調(diào)性，從而求出m的取值范圍．
（III）由（I）知f（x）=x²+x-ln（1+x）的定義域?yàn)椋?1，+∞），且f′（x）=

x(2x+3)

x+1

，利用導(dǎo)數(shù)與函數(shù)單調(diào)性的關(guān)系研究其單調(diào)性和最值得出x²+x≥ln（1+x），進(jìn)而有對(duì)任意正整數(shù)n，取x=

1

n

，得到：

1

n-1

＞ln(n+1)-lnn，最后分別取n=2，3，…，n，得到n-1個(gè)不等關(guān)系，利用裂項(xiàng)求和法即可證得結(jié)論．

解答：解：（I）由已知得f′（x）=2x+1-

1

x+a

，
∵在x=0處取得極值0，∴f′（0）=0，
f′（0）=0，
解得：a=1，b=0．
（II）由（I）知f（x）=x²+x-ln（1+x）．
則方程f(x)=

5

2

x+m即x²+x-ln（1+x）-

5

2

x-m=0，
令H（x）=x²+x-ln（1+x）-

5

2

x-m，
則方程H（x）=0在區(qū)間[0，2]上恰有兩個(gè)不同的實(shí)數(shù)根，
∵H′（x）=2x-

1

x+1

-

3

2

=

(4x+5)(x-1)

2(x+1)

，
∴當(dāng)x∈（0，1）時(shí)，H′（x）＜0，故H（x）在（0，1）上是減函數(shù)；
當(dāng)x∈（1，2）時(shí)，H′（x）＞0，故H（x）在（1，2）上是增函數(shù)；
從而有：

H(0)=-m≥0 H(1)=- 1 2 -ln2-m＜0 H(2)=1-ln3-m≥0

，
∴-

1

2

-ln2＜m≤1-ln3．
（III）由（I）知f（x）=x²+x-ln（1+x）的定義域?yàn)椋?1，+∞），
且f′（x）=

x(2x+3)

x+1

，
當(dāng)x∈（-1，0）時(shí)，f′（x）＜0，故H（x）在（-1，0）上是減函數(shù)；
當(dāng)x∈（0，+∞）時(shí)，f′（x）＜0，故H（x）在（0，+∞）上是增函數(shù)；
∴f（0）為f（x）在（-1，+∞）上的最小值，
∴f（x）≥f（0）=0，
故x²+x≥ln（1+x），其中當(dāng)x=0時(shí)等號(hào)成立，
對(duì)任意正整數(shù)n，取x=

1

n

，得

1

n2

+

1

n

＞ln(

1

n

+1)=ln(n+1)-lnn，
∴

1

n(n-1)

+

1

n

＞ln(n+1)-lnn，
從而有：

1

n-1

＞ln(n+1)-lnn，分別取n=2，3，…，n，得到：
1+

1

2

+

1

3

+…+

1

n-1

＞ln3-ln2+…+ln(n+1)-lnn=ln

n+1

2

故1+

1

2

+

1

3

+…+

1

n-1

＞ln

n+1

2

成立．

點(diǎn)評(píng)：本題考查利用導(dǎo)數(shù)研究函數(shù)的極值．解題時(shí)要認(rèn)真審題，注意導(dǎo)數(shù)的合理運(yùn)用，恰當(dāng)?shù)乩�用裂�?xiàng)求和法進(jìn)行解題．