问题 解答题
函数f(x)=alnx+1(a>0).
(Ⅰ) 当x>0时,求证:f(x)-1≥a(1-
1
x
)

(Ⅱ) 在区间(1,e)上f(x)>x恒成立,求实数a的范围.
(Ⅲ) 当a=
1
2
时,求证:f(2)+f(3)+…+f(n+1)>2(n+1-
n+1
)(n∈N*).
答案

( I)证明:设φ(x)=f(x)-1-a(1-

1
x
)=alnx-a(1-
1
x
),(x>0)

φ′(x)=

a
x
-
a
x2
=0,则x=1,即φ(x)在x=1处取到最小值,

则φ(x)≥φ(1)=0,即原结论成立.

( II)由f(x)>x得alnx+1>x

a>

x-1
lnx

g(x)=

x-1
lnx
,(x>1),g′(x)=
lnx-
x-1
x
(lnx)2

h(x)=lnx-

x-1
x
h′(x)=
1
x
-
1
x2
>0

则h(x)单调递增,所以h(x)>h(1)=0

∵h(x)>0,∴g'(x)>0,即g(x)单调递增,则g(x)的最大值为g(e)=e-1

所以a的取值范围为[e-1,+∞).

( III)证明:由第一问得知lnx≥1-

1
x
,则ln
n
≥1-
1
n

f(2)+f(3)+…+f(n+1)=

1
2
(ln2+ln3+…+ln(n+1))+n

=ln

2
+ln
3
+…+ln
n+1
+n≥1-
1
2
+1-
1
3
+…+1-
1
n+1
+n

=2n-2(

1
2
2
+
1
2
3
+…+
1
2
n+1
)>2n-2(
1
1+
2
+
1
2
+
3
+…+
1
n
+
n+1
)=2(n+1-
n+1
)

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