问题 解答题
已知函数f(x)=lnx-
1
2
ax2-2x(a<0).
(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=-
1
2
,且关于x的方程f(x)=-
1
2
x+b在[1,4]上恰有两个不等的实根,求实数b的取值范围;
(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)=-

ax2+2x-1
x
(x>0)

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
x
-1)
2
-1
在x>0恒成立,

即a≤((

1
x
-1)2-1)min(x>0)

当x=1时,(

1
x
-1)2-1取最小值-1

∴a的取值范围是(-∞,-1].

(II)a=-

1
2
,f(x)=-
1
2
x+b∴
1
4
x2-
3
2
x+lnx-b=0

设g(x)=

1
4
x2-
3
2
x+lnx-b(x>0)则g'(x)=
(x-2)(x-1)
2x
列表:

∴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.

g(1)≥0
g(2)<0
g(4)≥0
,得ln2-2<b≤-
5
4

(III)设h(x)=lnx-x+1,x∈[1,+∞),则h'(x)=

1
x
-1≤0

∴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

单项选择题
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