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:
1n2
3
+
1n3
4
+
1n4
5
+…
1nn
n+1
n(n-1)
4
(n∈N*
且n>1)
答案

(1)∵f(x)=1n(x-1)-k(x-1)+1,

∴x>1,f(x)=

1
x-1
-k,

∵x>1,∴当k≤1时,f(x)=

1
x-1
-k>0,f(x)在(1,+∞)上是增函数;

当k>0时,f(x)在(1,1+

1
k
)上是增函数,在(1+
1
k
,+∞)上为减函数.

(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+

1
k
)=ln
1
k
≤0,

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,

lnn
n+1
n-1
2
,n≥2,

1n2
3
+
1n3
4
+
1n4
5
+…
1nn
n+1
n(n-1)
4
(n∈N*且n>1).

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