问题 解答题
设函数f(x)=
1
2
x2+ax+2lnx,a∈R
,已知f(x)在x=1处有极值.
(1)求实数a的值;
(2)当x∈[
1
e
,e]
(其中e是自然对数的底数)时,证明:e(e-x)(e+x-6)+4≥x4
(3)证明:对任意的n>1,n∈N*,不等式ln
2n
n!
1
12
n3-
5
8
n2+
31
24
n
恒成立.
答案

(1)由题意函数f(x)=

1
2
x2+ax+2lnx,a∈R,已知f(x)在x=1处有极值,

所以f(1)=0∴1+a+2=0解得:a=-3.

(2)∵f(x)=

1
2
x2+ax+2lnx,a∈R,(x>0)

f(x)=

x2-3x+2
x
=
(x-1)(x-2)
x
(x>0),

f(x)=

(x-1)(x-2)
x
>0   解得:x>2或0<x<1,

f(x)=

(x-1)(x-2)
x
<0    解得:1<x<2,

x∈[

1
e
,e]∴函数f(x)的单调递增区间为(
1
e
,1)    (2,e)
.(2,e),单调的减区间为(1,2),

当x∈[

1
e
,e]时,f(x)的极大值f(1)=-
5
2
,又f(e)=
1
2
e2-3e+2

f(e)-f(1)=

1
2
e2 -3e+
9
2
=
1
2
(e-3)2 >0

当x∈[

1
e
,e]时,f(x)max=f(e)= 
1
2
e2-3e+2

1
2
e2-3e+2≥f(x)= 
1
2
x2-3x+2lnx

即:e2-6e+4≥x2-6x+4lnx

即:e2-x2+6x-6e+4≥4lnx⇒(e-x)(e+x-6)+4≥4lnx

e(e-x)(e+x-6)+4elnx4

∴e(e-x)(e+x-6)+4≥x4

(3)∵f(x)=

x2-3x+2
x
(x>1),函数f(x)的单调递减区间为(1,2),单调递增区间为(2,e),

∴当x∈(1,+∞)时,函数f(x)在x=2处取得最小值2ln2-4,

f(x)=

1
2
x2-3x+2lnx≥2ln2-4 (x>1)

即:

1
2
x2-3x+4≥ 2lb2-2lnx    (x>1)

ln2-lnx≤

1
4
x2-
3
2
x+2    (x>1),

ln2-ln2≤

1
4
×22-
3
2
×2+2

    ln2-ln3≤

1
4
×32 -
3
2
×3+2

    ln2-lnn≤

1
4
n2-
3
2
n+2

由于以上各式并不都能取等号,所以把以上各式相加,变形得:

    nln2-ln(1×2×…×n)<

1
4
(12+22+…+n2)-
3
2
(1+2+…+n)+2(n-1)+ln2-
1
4
+
3
2

   即:ln

2n
n!
1
4
1
6
n(n+1)(2n+1)-
3
2
n(n+1)
2
 +2n+ln2-
3
4
1
4
1
6
n(n+1)(2n+1)-
3
2
n(n+1)
2
+2n   (∵ln2-
3
4
<0)
=
1
12
n3-
5
8
n2+
31
24
n

对于任意n>1,n∈N+,不等式ln

2n
n!
1
12
n3 -
5
8
n2 +
31
24
n恒成立

单项选择题
多项选择题