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2024年高考数学甲卷-理20

  2024-08-27 17:09:54  

(12分)已知函数$f(x)=(1-ax)\ln (1+x)-x$.
(1)当$a=-2$时,求$f(x)$的极值;
(2)当$x\geqslant 0$时,$f(x)\geqslant 0$,求$a$的取值范围.
分析:(1)当$a=-2$时,$f(x)=(1+2x)\ln (1+x)-x$,$x > -1$,$f\prime (x)=2\ln (1+x)+\dfrac{x}{1+x}$,利用导数判断$f(x)$的单调性,进而可求$f(x)$的极值;
(2)$f\prime (x)=-a\ln (1+x)-\dfrac{(a+1)x}{1+x}$,令$g(x)=f\prime (x)$,则$g\prime (x)=-\dfrac{a}{1+x}-\dfrac{a+1}{(1+x)^2}$,$x\geqslant 0$时,$f(x)\geqslant 0$,且$f(0)=0$,$f\prime (0)=0$,所以$g\prime (0)=-1-2a\geqslant 0$,由此求出$a$的取值范围即可.
解:(1)当$a=-2$ 时,$f(x)=(1+2x)\ln (1+x)-x$,$x > -1$,
$f\prime (x)=2\ln (1+x)+\dfrac{x}{1+x}$,
当$-1 < x < 0$时,$f\prime (x) < 0$;当$x > 0$时,$f\prime (x) > 0$,
所以$f(x)$在$(-1,0)$上单调递减,在$(0,+\infty )$上单调递增,
故$f(x)$的极小值为$f(0)=0$,无极大值;
(2)由$f(x)=(1-ax)\ln (1+x)-x$,得$f\prime (x)=-a\ln (1+x)-\dfrac{(a+1)x}{1+x}$,
令$g(x)=f\prime (x)$,则$g\prime (x)=-\dfrac{a}{1+x}-\dfrac{a+1}{(1+x)^2}$,
当$x\geqslant 0$时,$f(x)\geqslant 0$,且$f(0)=0$,$f\prime (0)=0$,
所以$g\prime (0)=-1-2a\geqslant 0$,$a\leqslant -\dfrac{1}{2}$,
当$a\leqslant -\dfrac{1}{2}$时,$g\prime (x)\geqslant \dfrac{1}{2(1+x)}-\dfrac{1}{2(1+x)^{2}}=\dfrac{x}{2(1+x)^{2}}\geqslant 0$,
所以$g(x)$在$[0$,$+\infty )$上单调递增,$g(x)=f\prime (x)\geqslant g(0)=0$,
故$f(x)$在$[0$,$+\infty )$上单调递增,$f(x)\geqslant f(0)=0$恒成立,
即$a$的取值范围为$(-\infty ,-\dfrac{1}{2}]$.
点评:本题考查函数的极值的求法,考查导数性质、函数的极值、单调性等知识,属于中档题.

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