问题 解答题
函数f(x)=x-alnx+
a+1
x
(a>0)
(1)求f(x)的单调区间;
(2)求使函数f(x)有零点的最小正整数a的值;
(3)证明:ln(n!)-ln2>
6n3-n2-19n-6
12n(n+1)
(n∈N*,n≥3).
答案

(1)函数f(x)的定义域为(0,+∞),f′(x)=1-

a
x
-
a+1
x2
=
[x-(a+1)](x+1)
x2
(2分)

∵x>0,a>0,

∴由f′(x)≥0得x≥a+1,f′(x)≤0得x≤a+1,

∴f(x)在(0,a+1)上递减,在(a+1,+∞)上递增.(4分)

(2)∵a∈N*,∴由(1)知fmin=f(a+1)=a+2-aln(a+1)

∵f(x)有零点,

∴有a+2-aln(a+1)≤0,得ln(a+1)-(1+

2
a
)≥0

令u(a)=ln(a+1)-(1+

2
a
),易知u(a)在定义域内是增函数;(6分)

∵u(3)=ln4-

5
3
<0,∴ln4<
5
3
,∴4<e
5
3
,∴43<e5,而e5>43成立,∴u(3)<0

u(4)=ln5-

3
2
>0,∴52>e3,而52>e3成立,∴u(4)>0

故使函数f(x)有零点的最小正整数a的值为4.(8分)

(3)证明:由(2)知ln(a+1)-(1+

2
a
)≥0,即ln(a+1)≥(1+
2
a
),(a≥4),

∴lnn>1+

2
n-1
(n∈N*,n≥5),ln(n2)>1+
2
n2-1
)(n∈N*,n≥3),

即lnn>

1
2
+
1
2
(
1
n-1
-
1
n+1
)(n∈N*,n≥3),(11分)

∴ln3+ln4+…+lnn>

1
2
(n-2)+
1
2
(
1
2
+
1
3
-
1
n
-
1
n+1
)

ln

n!
2
6n3-n2-19n-6
12n(n+1)

∴ln(n!)-ln2>

6n3-n2-19n-6
12n(n+1)
(n∈N*,n≥3).(13分)

论述题
判断题