问题 解答题
已知函数f(x)=ln(1+xx)-ax,其中a>0
(1)求函数f(x)的单调区间;
(2)如果a∈(0,1),当a≥0时,不等式f(x)-m<0的解集为空集,求实数m的取值范围;
(3)当x>1时,若g(x)=f[ln(x-1)]+aln(x-1),试证明:对n∈N*,当n≥2时,有g(
1
n!
)>-
n(n-1)
2
答案

(1)∵f'(x)=

ex
1+ex
-a=
(1-a)ex-a
1+ex

当a≥1时,f'(x)<0,∴f(x)的递减区间为R

当0<a<1时,f'(x)>0得:x>ln

a
1-a
f'(x)<0得:x<ln
a
1-a

∴f(x)的递增区间为(ln

a
1-a
,+∞),递减区间为(-∞,ln
a
1-a

(2)∵不等式f(x)<m的解集为空集,即f(x)≥m在x∈[0,+∞)恒成立

又∵0<a<

1
2
时,ln
a
1-a
<0,∴f(x)min=f(0)=ln2,∴m≤ln2

1
2
≤a<1时,由①可知:x=ln
a
1-a
时,f(x)有极小值∴f(x)min=f(ln
a
1-a
)=ln(1+eln
a
1-a
)-aln
a
1-a
=ln
1
1-a
-aln
a
1-a

∴m≤(a-1)ln(1-a)-alna

(3)当x>1时,g(x)=f[ln(x-1)+aln(x-1)]=ln[1+eln(x-1)]-aln(x-1)+aln(x-1)=lnxg(

1
n!
)=ln
1
n!
=ln
1
1
+ln
1
2
+ln
1
3
+…+ln
1
n

∴即证:ln

1
1
+ln
1
2
+ln
1
3
+…+ln
1
n
<-1-2-3…-(n-1)=n-1-2…-(n-1)-n

令h(t)=lnt-1+

1
t
,t∈(0,1),

∴h'(t)=

1
t
-
1
t2
=
t-1
t
<0

∴h(t)为减函数

lim
t→1-1
h(t)=0,∴h(t)>0,即:lnt>1-
1
t

当t分别取

1
2
1
3
1
4
、…、
1
n
(n≥2)时有

:ln

1
2
>1-2,ln
1
3
>1-3,ln
1
4
>n-1-2-3-…-(n-1)-n

∴ln

1
n!
>-1-2-3-…-(n-1)=-
n(n-1)
2

判断题
问答题 简答题