问题
解答题
设函数f(x)=
(1)求正实数a的取值范围; (2)若a=1,求证:
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答案
(1)由已知:f'(x)=
(a>0).ax-1 ax2
依题意得:
≥0对x∈[1,+∞)恒成立.ax-1 ax2
∴ax-1≥0对x∈[1,+∞)恒成立,∴a-1≥0,即:a≥1.
故正实数a的取值范围为[1,+∞).
(2)∵a=1,∴由(1)知:f(x)=
+lnx在[1,+∞)上为增函数,1-x x
∴n≥2时:f(
)=n n-1
+ln1- n n-1 n n-1
=lnn n-1
-n n-1
>f(1)=0,1 n
即:
<ln1 n
…. (9分)n n-1
∴
+1 2
+1 3
+…+1 4
<ln1 n
+ln2 1
+…+ln3 2
=1nn.n n-1
设g(x)=lnx-x,x∈[1,+∞),则g′(x)=
-1≤0对x∈[1,+∞)恒成立,1 x
∴g′(x)在[1+∞)为减函数.
∴n≥2时:g(
)=lnn n-1
-n n-1
<g(1)=-1<0,n n-1
即:ln
<n n-1
=1+n n-1
(n≥2).1 n-1
∴lnn=ln
+ln2 1
+ln3 2
+…+ln4 3
<(1+n n-1
)+(1+1 n-1
)+…+(1+1 n-2
)=n+1 1
+1 2
+…+1 3
,1 n-1
综上所证:
+1 2
+…+1 3
<lnn<n+1 n
+1 2
+…+1 3
(n∈N*且≥2)成立.1 n-1