问题 解答题
已知函数g(x)=px-
p
x
-2lnx

(1)g(x)在其定义域内的单调函数,求p的取值范围;
(2)求证:lnx≤x-1(x>0)
(3)求证:
ln2
22
+
ln3
32
+…+
lnn
n2
1
2
[(n-1)-(
1
22
+
1
32
+…
1
n2
)]
(n∈N*,n≥2)
答案

(1)求导函数,可得g′(x)=

px2-2x+p
x2
(x>0)

∵g(x)在其定义域内的单调函数,

p>0
△=4-4p2≤0
p<0
△=4-4p2≤0
或p=0

∴p≤-1或p≥1或p=0--------------------------------(4分)

(2)证明:设k(x)=lnx-x+1,则k′(x)=

1
x
-1=
1-x
x
(x>0)

∴函数在(0,1)上单调递增,在(1,+∞)上单调递减,

∴当x=1时,k(x)取极大值,

∴k(x)≤k(1)=0,即f(x)≤x-1(x>0)-------------------------------(8分)

(3)证明:由(2)知,lnx≤x-1,又x>0,有

lnx
x
x-1
x
=1-
1
x

x=n2

ln(n2)
n2
=
2lnn
n2
<1-
1
n2
,即
lnn
n2
1
2
(1-
1
n2
)

ln2
22
+
ln3
32
+…+
lnn
n2
1
2
[(1-
1
22
)+(1-
1
32
)+…+(1-
1
n2
)]

=

1
2
[(n-1)-(
1
22
+
1
32
+…
1
n2
)]--------(12分)

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