已知函数f(x)=
(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:an≤2n-1. |
(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
≥12+a e2
∴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,
≤1(x>0),∴lnx≤x-1,lnx+1 x
∵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)
即1+an≤2n,
∴an≤2n-1.