问题 解答题
设函数f(x)=ln
x+1
2
+
1-x
a(x+1)
(a>0)

(Ⅰ)若函数f(x)在[1,+∞)上为增函数,求实数a的取值范围;
(Ⅱ)求证:当n∈N*且n≥2时,
1
2
+
1
3
+
1
4
+…+
1
n
<ln n
答案

f(x)=

2
x+1
-
a(x+1)+a(1-x)
a2(x+1)2
=
1
x+2
-
2
a(x+1)2
=
x-(
2
a
-1)
(x+1)2
(x>-1).

∴f(x)在(-1,

2
a
-1)上为减函数,在(
2
a
-1,+∞)
为增函数.

∴f(x)在x=

2
a
-1处取得极小值.

(I)由函数f(x)在[1,+∞)上为增函数,∴

2
a
-1≤1
a>0
,解得a≥1.

∴实数a的取值范围是[1,+∞);

(II)由(I)可知:当a=1时,f(x)=ln

x+1
2
+
1-x
x+1
在[1,+∞),

∴当x>1时,有f(x)>f(1)=0,即ln

x+1
2
>-
1-x
x+1
(x>1).

-

1-x
x+1
=
1
n
(n≥2),则x=
n+1
n-1
>1
x+1
2
=
n
n-1

即当n≥2时,ln

n
n-1
1
n
(n≥2).

1
2
+
1
3
+…+
1
n
<ln2+ln
3
2
+ln
4
3
+…+ln
n
n-1
=lnn.

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单项选择题