已知函数f(x)=
(1)当n=2时,求函数F(x)=f(x)+g(x)的极值; (2)若对任意的正整数n,当s≥2,x≥2时,f(s)+g(x)≤x-1.求a的取值范围. |
(1)由已知得函数F(x)的定义域为{x|x>1},
当n=2时,F(x)=
+aln(x-1),所以F′(x)=1 (1-x)2
,2-a(1-x)2 (1-x)2
①当a>0时,由F′(x)=0得x1=1+
>1,x2=1-2 a
<1,2 a
此时F′(x)=
,-a(x-x1)(x-x2) (1-x)2
当x∈(1,x1)时,F′(x)<0,F(x)单调递减;
当x∈(x1,+∞)时,F′(x)>0,F(x)单调递增;
从而F(x)在x1=1+
处取得极小值,极小值为:F(1+2 a
)=2 a
(1+lna 2
),2 a
②当a≤0时,F′(x)<0恒成立,所以F(x)无极值.
综上所述,n=2时;
当a>0时,F(x)在x=1+
处取得极小值,极小值为F(1+2 a
)=2 a
(1+lna 2
)2 a
当a≤0时,函数为减函数,F(x)无极值;
(2)当x≥2时,对任意的正整数n,恒有f(s)=
≤1,故对任意的正整数n,当s≥2,x≥2时,1 (1-s)n
有f(s)+g(x)≤x-1,只需1≤x-1-aln(x-1),即只需x-2-aln(x-1)≥0对x≥2成立,
令h(x)=x-2-aln(x-1),因为h′(x)=1-
=a x-1
(x≥2),又h(2)=0,x-1-a x-1
所以当x∈[2,+∞)时,h(x)≥h(2),即h(x)当x∈[2,+∞)时最小值为h(2)=0,
①当a≤1,h′(x)=
≥0,h(x)当x∈[2,+∞)单调递增,结论成立;x-1-a x-1
②当a>1时,当x∈[2,1+a),h′(x)<0,x∈[1+a,+∞),h′(x)≥0,又h(2)=0,
故结论不成立,
综合得a≤1;