问题 解答题
已知函数f(x)=
1
(1-x)n
,g(x)=aln(x-1),其中n∈N*,a为常数.
(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.
答案

(1)由已知得函数F(x)的定义域为{x|x>1},

当n=2时,F(x)=

1
(1-x)2
+aln(x-1),所以F′(x)=
2-a(1-x)2
(1-x)2

①当a>0时,由F′(x)=0得x1=1+

2
a
>1,x2=1-
2
a
<1,

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+

2
a
处取得极小值,极小值为:F(1+
2
a
)=
a
2
(1+ln
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+

2
a
处取得极小值,极小值为F(1+
2
a
)=
a
2
(1+ln
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
(1-s)n
≤1,故对任意的正整数n,当s≥2,x≥2时,

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-1-a
x-1
(x≥2),又h(2)=0,

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)=

x-1-a
x-1
≥0,h(x)当x∈[2,+∞)单调递增,结论成立;

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;

单项选择题
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