已知函数f(x)=|x-a|-lnx(a∈R) (I)若a=1,求f(x)的单调区间及f(x)的最小值; (II)若a∈R,试讨论f(x)的单调区间; (III)若n∈N+,求证:1+
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(I)f(x)=|x-a|-lnx的定义域为(0,+∞).
a=1,f(x)=|x-1|-lnx,
当x≥1时,f(x)=x-1-lnx,
f′(x)=1-
=1 x
≥0,x-1 x
∴f(x)在区间[1,+∞)上是递增函数,
当0<x<1时,f(x)=1-x-lnx,
f′(x)=-1-
<0,1 x
∴f(x)在区间(0,1)上是递减函数,
故a=1时,f(x)的增区间为[1,+∞),减区间为(0,1),
f(x)min=f(1)=0.
(II)若a≥1时,当x≥a时,f(x)=x-a-lnx,f′(x)=1-
=1 x
≥0,x-1 x
则f(x)在区间[a,+∞)上是递增的;
当0<x<a时,f(x)=a-x-lnx,f′(x)=-1-
<0,1 x
∴f(x)在区间(0,a)上是递减的,
若0<a<1,当x≥a时,f(x)=x-a-lnx,
f′(x)=1-
=1 x
,x>1,f′(x)>0,a<x<1,f′(x)<0,x-1 x
则f(x)在区间[1,+∞)上是递增的,f(x)在区间[a,1)上是递减的.
当0<x<a时,f(x)=a-x-lnx,f′(x)=-1-
<0,1 x
f(x)在区间(0,a)上是递减的,
而f(x)在x=a处连续,
则f(x)在区间[1,+∞)上是递增的,在区间(0,1)上是递减的,
若a≤0,f(x)=x-lnx,f′(x)=1-
=1 x
,x>1,f′(x)>0,0<x<1,f′(x)<0,x-1 x
则f(x)在区间[1,+∞)上是递增的,f(x)在区间(0,1)上是递减的.
综上所述,
当a≥1时,
a≤0,f(x)=x-lnx,
f(x)的增区间是[a,+∞),减区间是(0,a).
当a<1时,f(x)的递增区间是{1,+∞),减区间是(0,1).
(III)由(I)知:a=1
f(x)在(0,1)上递减,在[1,+∞)上递增.
∴x>1时,f(x)=x-1-lnx>f(1)=0,
即x-1>lnx在x>1时成立.
若n∈N*,n>1,则令x=
>1,n+1 n-1
则
-1>lnn+1 n-1
,n+1 n-1
即
>ln2 n-1
,n+1 n-1
∴
+2 2-1
+…+2 3-1 2 n
>ln
+ln2+1 2-1
+…+ln3+1 3-1 n+2 n
=ln
,n+2 2n
∴n∈N*,n>1时,1+
+1 2
+…+1 3
>1 n
ln1 2
,(n+1)(n+2) 2
∵n=1时,不等式即为1>
ln3=ln1 2
成立,3
故n∈N*时,1+
+1 2
+…+1 3
>1 n
ln1 2
.(n+1)(n+2) 2