问题
解答题
已知函数f(x)=lnx-
(Ⅰ)若函数f(x)在定义域内单调递增,求实数a的取值范围; (Ⅱ)若a=-
(Ⅲ)设各项为正数的数列{an}满足a1=1,an+1=lnan+an+2(n∈N*),求证:an≤2n-1. |
答案
(I)f'(x)=-
(x>0)ax2+2x-1 x
依题意f'(x)≥0在x>0时恒成立,即ax2+2x-1≤0在x>0恒成立.
则a≤
=(1-2x x2
-1)2-1在x>0恒成立,1 x
即a≤((
-1)2-1)min(x>0)1 x
当x=1时,(
-1)2-1取最小值-11 x
∴a的取值范围是(-∞,-1].
(II)a=-
,f(x)=-1 2
x+b∴1 2
x2-1 4
x+lnx-b=03 2
设g(x)=
x2-1 4
x+lnx-b(x>0)则g'(x)=3 2
列表:(x-2)(x-1) 2x
∴g(x)极小值=g(2)=ln2-b-2,g(x)极大值=g(1)=-b-
,5 4
又g(4)=2ln2-b-2
∵方程g(x)=0在[1,4]上恰有两个不相等的实数根.
则
,得ln2-2<b≤-g(1)≥0 g(2)<0 g(4)≥0
.5 4
(III)设h(x)=lnx-x+1,x∈[1,+∞),则h'(x)=
-1≤01 x
∴h(x)在[1,+∞)为减函数,且h(x)max=h(1)=0,故当x≥1时有lnx≤x-1.
∵a1=1
假设ak≥1(k∈N*),则ak+1=lnak+ak+2>1,故an≥1(n∈N*)
从而an+1=lnan+an+2≤2an+1∴1+an+1≤2(1+an)≤…≤2n(1+a1)
即1+an≤2n,∴an≤2n-1