已知函数f(x)=ln(1+x)-mx.(Ⅰ)当m=1时,求函数f(x)的单调递减区间;(Ⅱ)求函数f(x)的极值;(Ⅲ)若函数f(x)在区间[0,e2-1]上恰有两个零点,求m的取值范围.

问题描述:

已知函数f(x)=ln(1+x)-mx.
(Ⅰ)当m=1时,求函数f(x)的单调递减区间;
(Ⅱ)求函数f(x)的极值;
(Ⅲ)若函数f(x)在区间[0,e2-1]上恰有两个零点,求m的取值范围.

(I) 依题意,函数f(x)的定义域为(-1,+∞),
当m=1时,f(x)=ln(1+x)-x,∴f′(x)=

1
1+x
-1…(2分)
由f'(x)<0得
1
1+x
-1<0
,即
-x
1+x
<0
,解得x>0或x<-1,
又∵x>-1,∴x>0,∴f(x)的单调递减区间为(0,+∞).                  …(4分)
(II)求导数可得f′(x)=
1
1+x
-m
,(x>-1)
(1)m≤0时,f'(x)≥0恒成立,∴f(x)在(-1,+∞)上单调递增,无极值.…(6分)
(2)m>0时,由于
1
m
-1>-1
,所以f(x)在(-1, 
1
m
-1]
上单调递增,在[
1
m
-1, +∞)
上单调递减,
从而f(x)极大值=f(
1
m
-1)=m-lnm-1
.      …(9分)
(III)由(II)问显然可知,
当m≤0时,f(x)在区间[0,e2-1]上为增函数,∴在区间[0,e2-1]不可能恰有两个零点.      …(10分)
当m>0时,由(II)问知f(x)极大值=f(
1
m
-1)

又f(0)=0,∴0为f(x)的一个零点.         …(11分)
∴若f(x)在[0,e2-1]恰有两个零点,只需
f(e2-1)≤0
0<
1
m
-1<e2-1

2-m(e2-1)≤0
1
e2
<m<1

2
e2-1
≤m<1
…(13分)
答案解析:(I)确定函数f(x)的定义域,求导函数,利用f'(x)<0,可得f(x)的单调递减区间;
(II)求导数,分类讨论,确定函数的单调性,从而可得函数f(x)的极值;
(III)由(II)问可知,当m≤0时,在区间[0,e2-1]不可能恰有两个零点;当m>0时,利用0为f(x)的一个零点,结合f(x)在[0,e2-1]恰有两个零点,建立不等式,即可求m的取值范围.
考试点:利用导数研究函数的极值;利用导数研究函数的单调性.

知识点:本题考查导数知识的运用,考查函数的单调性与极值,考查函数的零点,考查分类讨论的数学思想,属于中档题.