问题 解答题
设函数f(x)=lnx+x2+ax.
(Ⅰ)若x=
1
2
时,f(x)取得极值,求a的值;
(Ⅱ)若f(x)在其定义域内为增函数,求a的取值范围;
(Ⅲ)设g(x)=f(x)-x2+1,当a=-1时,证明g(x)≤0在其定义域内恒成立,并证明
ln22
22
+
ln32
32
+…+
lnn2
n2
2n2-n-1
2(n+1)
(n∈N,n≥2).
答案

f′(x)=

1
x
+2x+a=
2x2+ax+1
x

(Ⅰ)因为x=

1
2
时,f(x)取得极值,所以f′(
1
2
)=0

即2+1+a=0,故a=-3.(3分)

(Ⅱ)f(x)的定义域为(0,+∞).

方程2x2+ax+1=0的判别式△=a2-8,

(1)当△≤0,即-2

2
≤a≤2
2
时,2x2+ax+1≥0,f'(x)≥0在(0,+∞)内恒成立,此时f(x)为增函数.

(2)当△>0,即a<-2

2
a>2
2
时,

要使f(x)在定义域(0,+∞)内为增函数,

只需在(0,+∞)内有2x2+ax+1≥0即可,

设h(x)=2x2+ax+1,

h(0)=1>0
-
a
2×2
<0
得a>0,所以a>2
2

由(1)(2)可知,若f(x)在其定义域内为增函数,a的取值范围是[-2

2
,+∞).(9分)

(Ⅲ)证明:g(x)=lnx+ax+1,当a=-1时,g(x)=lnx-x+1,其定义域是(0,+∞),

g′(x)=

1
x
-1=0,得x=1.则g(x)在x=1处取得极大值,也是最大值.

而g(1)=0.所以g(x)≤0在(0,+∞)上恒成立.因此lnx≤x-1.

因为n∈N,n≥2,所以lnn2≤n2-1.则

lnn2
n2
n2-1
n2
=1-
1
n2

所以

ln22
22
+
ln32
32
++
lnn2
n2
≤(1-
1
22
)+(1-
1
32
)+(1-
1
n2
)

=(n-1)-(

1
22
+
1
32
++
1
n2
)

(n-1)-(

1
2×3
+
1
3×4
++
1
n(n+1)
)

=(n-1)-(

1
2
-
1
n+1
)=
2n2-n-1
2(n+1)

所以结论成立.

单项选择题
选择题