题目(回忆版):
已知函数 $f(x) = ln(1+x)
(Ⅰ)讨论 $f(x)$ 的单调性;
(Ⅱ)若 $x>0$ 时,$f(x)<0>
解题思路与答案:
(Ⅰ)单调性分析
1. 求导:先求定义域 $x>-1$。
$f'(x) = frac{1}{1+x}
(口诀:复杂分式函数求导,先通分或使用商的求导法则,务必化简分子。)
2. 讨论:分母 $(1+x)^2 > 0$,只需看分子 $g(x) = ax^2 + 2a
当 $a=0$ 时:$f'(x) = -frac{1}{(1+x)^2} < 0>
当 $a>0$ 时:$g(x)$ 是开口向上的二次函数。判别式 $Delta = -4a(2a-1)$。
若 $2a-1 ge 0$ 即 $a ge frac{1}{2}$,则 $g(x) ge 0$ 恒成立,$f'(x) ge 0$,$f(x)$ 单调递增。
若 $0 < a g(x)=0$ xss=clean>0$;在 $(-sqrt{frac{1-2a}{a}}, sqrt{frac{1-2a}{a}})$ 上,$f'(x)<0>
当 $a<0>:$g(x)$ 是开口向下的二次函数。$sqrt{frac{1-2a}{a}}$ 在 $a<0>-1$ 上恒小于0,故 $f'(x)<0>
(Ⅱ)恒成立求参 1. 端点分析:由题意,$x o 0^+$ 时,$f(x) o 0$。要恒有 $f(x)<0 x=0$>
由(Ⅰ)知 $f'(0) = 2a-1$,故 $2a-1 le 0 Rightarrow a le frac{1}{2}$。 2. 分类验证: 当 $a le frac{1}{2}$ 时: 若 $a le 0$,由(Ⅰ)知 $f(x)$ 在 $(0, +infty)$ 单调递减。又 $f(0)=0$,所以 $x>0$ 时,$f(x) < f>成立
若 $0 < a x=sqrt{frac{1-2a}{a}}$>
若 $a = frac{1}{2}$,此时 $f'(x) ge 0$,$f(x)$ 单调递增,且 $f(0)=0$,则 $x>0$ 时 $f(x) > 0$,不满足 $f(x)<0>
当 $a > frac{1}{2}$ 时,$f(x)$ 在 $(0,+infty)$ 单调递增,$f(0)=0$,则 $f(x)>0$,不满足。
综上:(Ⅰ)答案见上。(Ⅱ)$a$ 的取值范围是 $a le 0$。
高频考点与套路:
1. 导数讨论单调性:一求导,二看导函数符号,关键在分解因式、讨论最高次项系数、比较根与定义域端点。
2. 恒成立求参数:先必要后充分。常用手法:端点分析($x
o 0^+$)、分离参数、或分析函数单调性/最值。坑点:验证等号是否可取(本题 $a=frac{1}{2}$ 不可取)。