问题
解答题
已知函数f(x)=
(I)当a=2时,求函数f(x)的单调区间; (II)若函数F(x)=f(x)-g(x)在区间[1,+∞)上单调递增,求实数a的取值范围; ( III)证明:2n+1+
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答案
(I)a=2,可得f(x)=
+2x+lnx,1 x
可得f′(x)=
+2+-1 x2
=1 x
,(x>0)(2x-1)(x+1) x2
若f′(x)>0,可得x>
,f(x)为增函数;1 2
若f′(x)<0,可得0<x<
,f(x)为减函数;1 2
函数f(x)的单调增区间:(
,+∞];1 2
函数f(x)的单调减区间:(0,
);1 2
(II)函数F(x)=f(x)-g(x)=
+ax+lnx-1 x
-3lnxa+1 x
=
+ax-2lnx-1 x a+1 x
F′(x)=
+a--1 x2
+2 x
=a+1 x2
≥0,-1+ax2-2x+a+1 x2
在区间[1,+∞)上大于等于0,
等价于-1+ax2-2x+a+1≥0,
可得a≥
,求y=2x x2+1
的最大值即可,2x x2+1
因为y在[1,+∞)上为减函数,所以y≤
=1,2 1+1
∴a≥1;
( III)令f(x)=2x+1+
-x(x+1)ln2-ln2+3,(x≥1)1 2x
可得f′(x)=2x+1ln2-
-2xln2-ln2ln2 2x
=ln2(2x+1-
-2x-1),1 2x
令g(x)=2x+1-
-2x-1,1 2x
∴g′(x)=2x+1ln2+
-2,x≥1,ln2 2x
可得g′(x)>g′(1)=4ln2+
-2>0,ln2 2
g(x)为增函数,g(x)>g(1)=4-
-2-1=1 2
,1 2
∴f(x)为增函数,
∴f(x)>f(1)=4+
-2ln2+3=1 2
-2ln2>0,15 2
∴2n+1+
≥n(n+1)ln2+3,即证;1 2n