问题 解答题
已知函数f(x)=lnx+
1
x
-1

(Ⅰ)求函数f(x)的单调区间;
(Ⅱ)设m∈R,对任意的a∈(-l,1),总存在xo∈[1,e],使得不等式ma-(xo)<0成立,求实数m的取值范围;
(Ⅲ)证明:ln2l+1n22+…+ln2n>
(n-1)4
4n3
(n≥2,n∈N*)
答案

(Ⅰ)f′(x)=

1
x
-
1
x2
=
x-1
x2
,x>0.

令f′(x)>0,得x>1,因此函数f(x)的单调递增区间是(1,+∞).

令f′(x)<0,得0<x<1,因此函数f(x)的单调递减区间是(0,1).…(4分)

(Ⅱ)依题意,ma<f(x)max

由(Ⅰ)知,f(x)在[1,e]上是增函数,

∴f(x)max=f(e)=lne+

1
e
-1=
1
e

∴ma<

1
e
,即ma-
1
e
<0对于任意的a∈(-1,1)恒成立.

m×1-
1
e
≤0
m×(-1)-
1
e
≤0
解得-
1
e
≤m≤
1
e

所以,m的取值范围是[-

1
e
1
e
].…(8分)

(Ⅲ)由(Ⅰ)知函数f(x)在[1,+∞)上单调递增,

故f(x)=lnx+

1
x
-1≥f(1)=0,

∴lnx≥1-

1
x
,以x2替代x,得lnx2≥1-
1
x2

∴ln2l+1n22+…+ln2n>1-

1
12
+1-
1
22
+…+1-
1
n2

即ln2l+1n22+…+ln2n>n-(

1
12
+
1
22
+…+
1
n2
).

1
12
+
1
22
+…+
1
n2
<1+
1
1×2
+
1
2×3
+…+
1
n(n-1)

∴-(

1
12
+
1
22
+…+
1
n2
)>-[1+
1
1×2
+
1
2×3
+…+
1
n(n-1)
]

∴n-(

1
12
+
1
22
+…+
1
n2
)>n-[1+
1
1×2
+
1
2×3
+…+
1
n(n-1)
]=n-[1+1-
1
2
+
1
2
-
1
3
+…+
1
n-1
-
1
n
]=
(n-1)2
n

∴ln1+ln2+…+lnn>

(n-1)2
2n

由柯西不等式,

(ln2l+1n22+…+ln2n)(12+12+…+12)≥(ln1+ln2+…+lnn)2

∴ln2l+1n22+…+ln2n≥

1
n
(ln1+ln2+…+lnn)2
(n-1)4
4n3
(n≥2,n∈N*)

∴ln2l+1n22,+…+ln2 n>

(n-1)4
4n3
(n≥2,n∈N*).…(14分)

选择题
单项选择题 A1型题