问题
解答题
已知f(x)=ln(x+1)-ax(a∈R) (1)当a=1时,求f(x)在定义域上的最大值; (2)已知y=f(x)在x∈[1,+∞)上恒有f(x)<0,求a的取值范围; (3)求证:
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答案
(1)∵f(x)=ln(x+1)-ax(a∈R),a=1,
∴f′(x)=
-1=1 1+x
,-x 1+x
由f′(x)=
>0,得-1<x<0;由f′(x)=-x 1+x
<0,得x>0;-x 1+x
所以y=f(x)在(-1,0)为增,在(0,+∞)为减,
所以x=0时,f(x)取最大值0.
(2)y=f(x)在x∈[1,+∞)上恒有f(x)<0,
等价于a>
恒成立,ln(x+1) x
设g(x)=
⇒g′(x)=ln(x+1) x
,
-ln(x+1)x 1+x x2
设h(x)=
-ln(x+1)⇒h′(x)=x 1+x
-1 (1+x)2
=1 1+x
<0(x≥1),-x (1+x)2
所以h(x)是减函数,所以h(x)≤h(1)=
-ln2<0(4>e⇒2>e1 2
),1 2
所以g(x)是减函数,gmax(x)=g(1),所以a>ln2
(3)要证
•12+1+1 12+1
•22+2+1 22+2
•…•32+3+1 32+3
<e,n2+n+1 n2+n
只需证ln
+ln12+1+1 12+1
+…+ln22+2+1 22+2
<1n2+n+1 n2+2
只需证ln(1+
)+ln(1+1 12+1
)+…+ln(1+1 22+2
)<11 n2+n
因为ln(1+
)<1 n2+n
=1 n2+n
-1 n
,1 n+1
所以ln(1+
)+ln(1+1 12+1
)+…+ln(1+1 22+2
)<1-1 n2+n
<1.1 n+1
故
•12+1+1 12+1
•22+2+1 22+2
•…•32+3+1 32+3
<e.n2+n+1 n2+n