问题
解答题
已知函数f(x)=1n(x-1)-k(x-1)+1 (1)求函数f(x)的单调区间; (2)若f(x)≤0恒成立,试确定实数k的取值范围; (3)证明:
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答案
(1)∵f(x)=1n(x-1)-k(x-1)+1,
∴x>1,f′(x)=
-k,1 x-1
∵x>1,∴当k≤1时,f′(x)=
-k>0,f(x)在(1,+∞)上是增函数;1 x-1
当k>0时,f(x)在(1,1+
)上是增函数,在(1+1 k
,+∞)上为减函数.1 k
(2)∵f(x)≤0恒成立,
∴∀x>1,ln(x-1)-k(x1)+1≤0,
∴∀x>1,ln(x-1)≤k(x-1)-1,
∴k>0.
由(1)知,f(x)max=f(1+
)=ln1 k
≤0,1 k
解得k≥1.
故实数k的取值范围是[1,+∞).
(3)令k=1,则由(2)知:ln(x-1)≤x-2对x∈(1,+∞)恒成立,
即lnx≤x-1对x∈(0,+∞)恒成立.
取x=n2,则2lnn≤n2-1,
即
≤lnn n+1
,n≥2,n-1 2
∴
+1n2 3
+1n3 4
+…1n4 5
<1nn n+1
(n∈N*且n>1).n(n-1) 4