问题
解答题
已知函数f(x)=
(1)求f(x)的单调区间; (2)当a=1时,求f(x)在[
(3)求证:lnn>
|
答案
解(1)f(x)的定义域为(0,+∞),f′(x)=-
+1 ax2
=1 x
(x-1 x2
)1 a
当a<0,则f'(x)>0恒成立,f(x)在(0,+∞)上单调递增
当0<a时,解f'(x)>0,得x>
,1 a
解f'(x)>0,得0<x<
,1 a
所以当a<0时,f(x)的单调递增区间为(0,+∞),
当0<a时,f(x)的单调递增区间为(0,
),单调递减区间为(1 a
,+∞)1 a
(2)当a=1时,f′(x)=
,由(1)知f(x)在[x-1 x2
,1)上单调递增1 2
,在(1,2)上单调递减,所以f(x)min=f(1)=0
又f(
)=1-ln2,f(2)=-1 2
+ln2,f(1 2
)>f(2),所以f(x)max=f(1 2
)=1-ln2,1 2
综上所述,f(x)在[
,2]上的最大值是1-ln2,最小值是0.1 2
(3)当a=1时,由(1)知f(x)在(1,+∞)上单调递增,
所以x>1时f(x)>f(1)=0,即lnx>1-1 x
所以n≥2时,ln
>1-n n-1
=n-1 n
,1 n
∴ln
>2 1
,ln1 2
>3 2
,ln1 3
>4 3
…,ln1 4
>n n-1 1 n
以上各式相加可得ln
+ln2 1
+ln3 2
+…+ln4 3
>n n-1
+1 2
+1 3
+…+1 4 1 n
即ln(
×2 1
×3 2
×…4 3
)>n n-1
+1 2
+1 3
+…+1 4 1 n
即lnn>
+1 2
+1 3
+…+1 4
(n∈N﹡,且n≥2).1 n
所以原不等式成立.