问题 解答题
设函数f(x)=ln(1+x)-
ax
x+1
(a∈R).
(1)求函数f(x)的极值;
(2)当a>0时,若对任意的x≥0,恒有f (x)≥0,求实数a的取值范围;
(3)设x∈N且x>2,试证明:lnx>
1
2
+
1
3
+
1
4
+…+
1
x
答案

(1)函数f(x)的定义域为(-1,+∞),

f′(x)=

1
1+x
-
a
(1+x)2
=
x+1-a
(1+x)2

①当a≤0时,恒有x+1-a>0,恒有f′(x)>0,f(x)在(-1,+∞)上单调递增,无极值;

②当a>0时,由f′(x)=0得x=a-1,

当x∈(-1,a-1)时,f′(x)<0,当x∈(a-1,+∞)时,f′(x)>0,

故函数f(x)在(-1,a-1)上单调递减,在(a-1,+∞)上单调递增,

故当x=a-1时f(x)取得极小值,无极大值,极小值为f(a-1)=lna+1-a.

(2)当0<a≤1时,y=f(x)在(0,+∞)上单调递增,f(x)≥f(0)=0,所以满足题意;

当a>1时,由(1)可知应有f(a-1)=lna+1-a≥0(*)成立,

令g(a)=lna+1-a,则g′(a)=

1
a
-1=
1-a
a
,g′(a)<0,g(a)在(1,+∞)上单调递减,

所以g(a)<0,即f(a-1)=g(a)<0,与(*)不符,

所以a的取值范围是0<a≤1.

(3)由(2)可知,ln(1+x)≥

x
x+1

所以lnx=ln(

2
1
×
3
2
×…×
x
x-1
)=ln2+ln
3
2
+…+ln
x
x-1
=ln(1+1)+ln(1+
1
2
)+…+ln(1+
1
x-1

1
2
+
1
2
1+
1
2
+…+
1
x-1
1+
1
x-1
=
1
2
+
1
3
+
1
4
+…+
1
x

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