Question

已知函數(shù)f(x)=

1

(1+x)n

+aln(x+1)，其中n∈N*，a為常數(shù)．
（Ⅰ）當n=2時，求函數(shù)f（x）的極值；
（Ⅱ）當a=1時，若b₁，b₂，…，b_k均非負數(shù)，且b₁+b₂+…+b_k=1，求證：f（b₁）+f（b₂）+…+f（b_k）≤k+1．

Answer 1

分析：（I）先求出f（x）的導(dǎo)數(shù)，根據(jù)f′（x）＞0求得的區(qū)間是單調(diào)增區(qū)間，f′（x）＜0求得的區(qū)間是單調(diào)減區(qū)間，最后求出極值；
（II）欲證f（b₁）+f（b₂）+…+f（b_k）≤k+1．先利用導(dǎo)數(shù)證當x≥0時，f（x）≤x+1，再結(jié)合b₁，b₂，…，b_k均非負數(shù)，且b₁+b₂+…+b_k=1，即得．

解答：解：（Ⅰ）由已知得函數(shù)f（x）的定義域為{x|x＞-1}，
當n=2時，f(x)=

1

(1+x)2

+aln(x+1)，
所以f′(x)=

a(1+x)2-2

(1+x)3

.
（1）當a＞0時，由f′（x）=0得x1=-1+

2 a

＞-1，x2=-1-

2 a

＜-1，
此時f′（x）=

a(x-x1)(x-x2)

(x+1)3

．
當x∈（1，x₁）時，f′（x）＜0，f（x）單調(diào)遞減；
當x∈（x₁+∞）時，f′（x）＞0，f（x）單調(diào)遞增．

（2）當a≤0時，f′（x）＜0恒成立，所以f（x）無極值．
綜上所述，n=2時，
當a＞0時，f（x）在x=-1+

2 a

處取得極小值，極小值為f(-1+

2 a

)=

a

2

(1+ln

2

a

).
當a≤0時，f（x）無極值．
（Ⅱ）先證明當x≥0時，f（x）≤x+1，只要設(shè)g(x)=x+1-f(x)，則g′(x)=1+

n

(x+1)n+1

-

1

x+1

=

x

x+1

+

n

(x+1)n+1

＞0(x≥0)，
∴g（x）在[0，+∞）是增函數(shù)，
∴g（x）≥g（0）=0，得證；
而b₁，b₂，…，b_k均非負數(shù)，且b₁+b₂+…+b_k=1，所以f（b₁）+f（b₂）+…+f（b_k）≤k+1．

點評：本小題主要考查函數(shù)的單調(diào)性、極值、導(dǎo)數(shù)、不等式等基本知識，考查運用導(dǎo)數(shù)研究函數(shù)性質(zhì)的方法，考查分類討論、化歸等數(shù)學思想方法，考查分析問題、解決問題的能力．