(理)已知f(x)=ax+
(I)求a,b满足的关系式; (II)若f(x)≥2lnx在[1,+∞)上恒成立,求a的取值范围; (III)证明:1+
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(Ⅰ)求导函数,可得f′(x)=a-
,根据题意f′(1)=a-b=2,即b=a-2 …3分b x2
(Ⅱ)由(Ⅰ)知,f(x)=ax+
+2-2a,a-2 x
令g(x)=f(x)-2lnx=ax+
+2-2a-2lnx,x∈[1,+∞)a-2 x
则g(1)=0,g′(x)=a(x-1)(x-
)2-a a x2
①当0<a<1时,
>1,2-a a
若1<x<
,则g′(x)<0,g(x)在[1,+∞)减函数,所以g(x)<g(1)=0,即f(x)≥2lnx在[1,+∞)上恒不成立.2-a a
②a≥1时,
≤1,当x>1时,g′(x)>0,g(x)在[1,+∞)增函数,又g(1)=0,所以f(x)≥2lnx.2-a a
综上所述,所求a的取值范围是[1,+∞) …8分
(Ⅲ)证明:由(Ⅱ)知当a≥1时,f(x)≥2lnx在1,+∞)上恒成立.
取a=1得x-
≥2lnx,令x=1 x
>1得2n+1 2n-1
-2n+1 2n-1
>2ln2n-1 2n+1
,2n+1 2n-1
即
-2 2n-1
>2ln2 2n+1 2n+1 2n-1
所以
>1 2n-1
ln1 2
+2n+1 2n-1
(1 2
-1 2n-1
)1 2n+1
上式中n=1,2,3,…,n,然后n个不等式相加得到1+
+1 3
+…+1 5
>1 2n-1
ln(2n+1)+1 2
(n∈N+)…13分.n 2n+1