问题 解答题
已知函数f(x)=2aln(1+x)-x(a>0).
(I)求f(x)的单调区间和极值;
(II)求证:4lge+
lge
2
+
lge
3
+…+
lge
n
>lge
(1+n)n
nn
(n+1)
(n∈N*).
答案

(I)定义域为(-1,+∞)f′(x)=

2a
1+x
-1

令f'(x)>0⇒-1<x<2a-1,令f'(x)<0⇒x>2a-1

故f(x)的单调递增区间为(-1,2a-1)

f(x)的单调递减区间为(2a-1,+∞)

f(x)的极大值为2aln2a-2a+1

(II)证:要证4lge+

lge
2
+
lge
3
++
lge
n
>lge
(1+n)n
nn
(n+1)

即证4+

1
2
+
1
3
++
1
n
lge
(1+n)n
nn
(n+1)
lge

即证4+

1
2
+
1
3
++
1
n
>lne
(1+n)n
nn
(n+1)

即证1+

1
2
+
1
3
++
1
n
+3>ln(n+1)+(1+
1
n
)n

a=

1
2
,由(I)可知f(x)在(0,+∞)上递减

故f(x)<f(0)=0

即ln(1+x)<x

x=

1
n
(n∈N*)

ln(1+

1
n
)=ln
n+1
n
=ln(n+1)-lnn<
1
n

累加得,ln(n+1)<1+

1
2
+
1
3
++
1
n

ln(1+

1
n
)<
1
n
⇒ln(1+
1
n
)n<1⇒(1+
1
n
)n<e<3

1+

1
2
+
1
3
++
1
n
+3>ln(n+1)+(1+
1
n
)n,得证

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