已知函数f(x)=alnx+12x2−(1+a)x(x>0),其中a为实数.

已知函数f(x)=alnx+
1
2
x2−(1+a)x(x>0)
,其中a为实数.
(1)求函数f(x)的单调区间;
(2)若函数f(x)≥0对定义域内的任意x恒成立,求实数a的取值范围;
(3)证明:对任意的正整数m,n,不等式[1ln(m+1)+
1
ln(m+2)
+…+
1
ln(m+n)
n
m(m+n)
liu131993 1年前 已收到1个回答 举报

yeanjian 幼苗

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解题思路:(1)由f(x)=alnx+
1
2
x2−(1+a)x(x>0)
,得f(x)=
a
x
+x−(1+a),x>0
,由此根据a的取值范围进行分类讨论,能求出函数f(x)的单调区间.
(2)由于f(1)=-
1
2
−a
,当a>0时,f(1)<0,此时f(x)≥0对定义域内的任意x不是恒成立的.当a≤0时,由(1)得f(x)在区间(0,+∞)上取得最小值为f(1)=-
1
2
−a
,由此能求出实数a的取值范围.
(3)由(2)知,当a=-
1
2]时,f(x)=-[1/2
lnx+
1
2
x2
1
2
x
≥0,当且仅当x=1时,等号成立,这个不等式等价于lnx≤x2-x.由此能够证明对任意的正整数m,n,不等式
1
ln(m+1)
+
1
ln(m+2)
+…+
1
ln(m+n)
n
m(m+n)]恒成立.

(1)∵f(x)=alnx+
1/2x2−(1+a)x(x>0),
∴f′(x)=
a
x+x−(1+a),x>0,
①当a≤0时,若0<x<1,则f′(x)<0,
故函数f(x)的单调减区间是(0,1);
若x>1,则f′(x)>0,故函数f(x)的增区间是(1,+∞).
②当0<a<1时,函数f(x)的单调减区间是(a,1);
单调增区间是(0,a),(1,+∞).
③当a=1时,则f′(x)=
(x−1)2
x≥0,
故函数f(x)的单调增区间是(0,+∞);
④当a>1时,函数f(x)的单调递减区间是(1,a);
函数f(x)的单调递增区间是(0,1),(a,+∞).
(2)由于f(1)=-
1
2−a,
当a>0时,f(1)<0,
此时f(x)≥0对定义域内的任意x不是恒成立的.
当a≤0时,由(1)得f(x)在区间(0,+∞)上的极小值,也是最小值为f(1)=-
1
2−a,
此时,f(1)≥0,解得a≤-
1
2],
故实数a的取值范围是(-∞,-[1/2]).
(3)由(2)知,当a=-[1/2]时,
f(x)=-[1/2lnx+
1
2x2−
1
2x≥0,当且仅当x=1时,等号成立,
这个不等式等价于lnx≤x2-x.
当x>1时,变换为
1
lnx>
1
x2−x=
1
x(x−1)=
1
x−1−
1
x],
在上面的不等式中,
令x=m+1,m+2,…,m+n,则有
[1
ln(m+1)+
1
ln(m+2)+…+
1
ln(m+n)>(
1/m−
1
m+1)+(
1
m+1−
1
m+2)+…+(
1
m+n−1]-[1/m+n),
即对任意的正整数m,n,不等式
1
ln(m+1)+
1
ln(m+2)+…+
1
ln(m+n)>

点评:
本题考点: 利用导数研究函数的单调性;函数恒成立问题.

考点点评: 本题考查函数的单调区间的求法,考查实数的取值范围的求法,考查不等式恒成立的证明.解题时要认真审题,仔细解答,注意导数的性质和分类讨论思想的灵活运用.

1年前

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