问题 解答题
已知函数f(x)=
lnx+a
x
(a∈R)
(Ⅰ)求f(x)的极值;
(Ⅱ)若函数f(x)的图象与函数g(x)=1的图象在区间(0,e2]上有公共点,求实数a的取值范围;
(Ⅲ)设各项为正的数列{an}满足:a1=1,an+1=lnan+an+2,n∈N*,求证:an2n-1
答案

(Ⅰ)函数的定义域为(0,+∞),求导数f′(x)=

1-(lnx+a)
x2

令f′(x)=0得x=e1-a

当x∈(0,e1-a)时,f′(x)>0,∴f(x)是增函数;

当x∈(e1-a,+∞),f′(x)<0,∴f(x)是减函数;

∴f(x)在x=e1-a处取得极大值,f(x)极大值=f(e1-a)=ea-1,无极小值.

(Ⅱ)①当e1-a<e2,即a>-1时,

由(Ⅰ)知,f(x)在(0,e1-a)上是增函数,在(e1-a,e2)上是减函数,

f(x)max=f(e1-a)=ea-1…(7分)

∵若函数f(x)的图象与函数g(x)=1的图象在区间(0,e2]上有公共点,

∴ea-1≥1

∴a≥1

∵a>-1,∴a≥1

②当e1-a≥e2,即a≤-1时,f(x)在区间(0,e2]上是增函数,

∴f(x)在区间(0,e2]上的最大值为f(e2)=

2+a
e2

∴原问题等价于

2+a
e2
≥1

∴a≥e2-2

∵a≤-1,∴无解

综上,实数a的取值范围是[1,+∞).

(Ⅲ)证明:令a=1,由(Ⅰ)知,

lnx+1
x
≤1(x>0),∴lnx≤x-1,

∵a1=1,假设ak≥1(k∈N*),则ak+1=lnak+ak+2>1,故an≥1(n∈N*)

从而an+1=lnan+an+2≤2an+1

1+an+1≤2(1+an)≤…≤2n(1+a1)

1+an2n

an2n-1

多项选择题
单项选择题