已知函数f(x)=1−ax+ln1x(a为实常数).

yianghoukun2022-10-04 11:39:541条回答

已知函数f(x)=1−
a
x
+ln
1
x
(a为实常数).
(Ⅰ)当a=1时,求函数g(x)=f(x)-2x的单调区间;
(Ⅱ)若函数f(x)在区间(0,2)上无极值,求a的取值范围;
(Ⅲ)已知n∈N*且n≥3,求证:ln
n+1
3
1
3
+
1
4
+
1
5
+…+
1
n

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z木 共回答了24个问题 | 采纳率91.7%
解题思路:(Ⅰ)求出函数定义域,当a=1时求出g′(x),只需解不等式g′(x)>0,g′(x)<0即可.
(Ⅱ)函数f(x)在区间(0,2)上无极值,则f′(x)≥0或f′(x)≤0,由此即可求出a的取值范围.
(Ⅲ)由(Ⅱ)知,当a=1时,f(x)在(0,+∞)上的最大值为f(1)=0,得f(x)=1−
1
x
+ln
1
x
≤0
≤0,即ln[1/x]
1−x
x
,令x=[n+1/n]适当变形即可证明.

(I)当a=1时,g(x)=1−2x−
1
x+ln
1
x,其定义域为(0,+∞),g′(x)=-2+[1
x2−
1/x]=
−2x2−x+1
x2=
−(2x−1)(x+1)
x2,,
令g′(x)>0,并结合定义域知x∈(0,
1
2); 令g′(x)<0,并结合定义域知x∈(
1
2,+∞);
故g(x)的单调增区间为(0,[1/2]);单调减区间为(
1
2,+∞).
(II)f′(x)=
a
x2−
1
x=
a−x
x2,
(1)当f′(x)≤0即a≤x在x∈(0,2)上恒成立时,a≤0,此时f(x)在(0,2)上单调递减,无极值;
(2)当f′(x)≥0即a≥x在x∈(0,2)上恒成立时,a≥2,此时f(x)在(0,2)上单调递增,无极值.
综上所述,a的取值范围为(-∞,0]∪[2,+∞).
(Ⅲ)由(Ⅱ)知,当a=1时,f′(x)=[1−x
x2,当x∈(0,1)时,f′(x)>0,f(x)单调递增;
当x∈(1,+∞)时,f′(x)<0,f(x)单调递减,
∴f(x)=1−
1/x+ln
1
x]在x=1处取得最大值0.
即f(x)=1-[1/x+ln
1
x≤0,
∴ln
1
x≤
1−x
x],令x=[n/n+1](0<x<1),则ln
n+1
n<
1
n,即ln(n+1)-lnn<
1
n,
∴ln[n+1/3]=ln(n+1)-ln3=[ln(n+1)-lnn]+[lnn-ln(n-1)]+…+(ln4-ln3)
<[1/n+
1
n−1+
1
n−2+…+
1
3].
故ln
n+1
3<
1
3+
1
4+
1
5+…+
1
n.

点评:
本题考点: 函数在某点取得极值的条件;利用导数研究函数的单调性;数列与不等式的综合.

考点点评: 本题考查了利用导数研究函数的单调性、利用导数求函数最值问题,考查了运用知识解决问题的能力.

1年前

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