已知函数f(x)=2lnx-ax2+1 (1)当a=1时,求函数f(x)的单调区间及f(x)得最大值; (2)令g(x)=f(x)+x,若g(x)在定义域上是单调函数,求实数a得取值范围; (3)试比较
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(1)当a=1时,f′(x)=
-2x=2 x
(x>0),-2(x+1)(x-1) x
当0<x<1时,f′(x)>0,f(x)递增,当x>1时,f′(x)<0,f(x)递减,
所以函数f(x)的增区间为(0,1),减区间为(1,+∞),
且当x=1时f(x)取得最大值f(1)=0;
(2)g(x)=2lnx-ax2+1+x,g′(x)=
-2ax+1=2 x
(x>0),-2ax2+x+2 x
若g(x)在定义域上单调递增,则g′(x)≥0在(0,+∞)上恒成立,即-2ax2+x+2≥0恒成立,
也即2a≤
+2 x2
恒成立,而1 x
+2 x2
=2(1 x
+1 x
)2-1 4
>0,1 8
所以2a≤0,即a≤0;
若g(x)在定义域上单调递减,则g′(x)≤0在(0,+∞)上恒成立,即2a≥
+2 x2
恒成立,1 x
因为
+2 x2
=2(1 x
+1 x
)2-1 4
>0,所以此时不等式g′(x)≤0在(0,+∞)上不恒成立,1 8
综上,a的取值范围是a≤0;
(3)
+2 ln2
+…+2 ln3
>2 lnn
(n∈N,n≥2),证明如下:3n2-n-2 n(n+1)
由(1)知2lnx-x2+1≤0,即2lnx≤x2-1(x=1时取等号),
则当x>1时,
<2 x2-1
,1 lnx
所以n≥2时,
>1 lnn
=2 n2-1
-1 n-1
,1 n+1
所以
>1-1 ln2
,1 3
>1 ln3
-1 2
,1 4
>1 ln4
-1 3
,…,1 5
>1 lnn
-1 n-1
,1 n+1
以上各式相加得,
+1 ln2
+1 ln3
+…+1 ln4
>1-1 lnn
+1 3
-1 2
+1 4
-1 3
+…+1 5
-1 n-1
=1+1 n+1
-1 2
-1 n
=1 n+1
,3n2-n-2 2n(n+1)
所以
+2 ln2
+…+2 ln3
>2 lnn
.3n2-n-2 n(n+1)