已知函数f(x)=ln(x-1)-k(x-1)+1.

已知函数f(x)=ln(x-1)-k(x-1)+1.
(Ⅰ)求函数f(x)的单调区间;
(Ⅱ)若f(x)≤0恒成立,试确定实数k的取值范围;
(Ⅲ)证明:
n
i=2
lni
i+1
n(n−1)
4
(n∈N+,n>1)
小绵羊2002 1年前 已收到1个回答 举报

坏孩子sky 幼苗

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解题思路:(I)由题意可得:f′(x)=[1/x−1−k,当k≤0时f′(x)=
1
x−1
−k
>0;当k>0时,若x∈(1,1+
1
k])时有f′(x)=[1/x−1
−k
>0,若x∈(1+
1
k],+∞)时有f′(x)=[1/x−1
−k
<0.进而得到函数的单调区间.
(Ⅱ)由(I)知k≤0时,f(2)=1-k>0,f(x)≤0不恒成立,所以k>0.只要使ymax=f(1+
1
k])=-lnk≤0恒成立即可,进而求出答案.
(Ⅲ)由题可得:k=1时,有x∈[2,+∞)时,f(x)≤0恒成立,即ln(x-1)<x-2在(2,+∞)上恒成立,令x-1=n2,则2lnn<(n-1)(n+1),所以可得[lnn/n+1
n−1
2],进而证明原不等式成立.

(I)函数f(x)的定义域为(1,+∞),并且f′(x)=[1/x−1−k,
①当k≤0时f′(x)=
1
x−1−k>0,则f(x)在(1,+∞)上是增函数;
②当k>0时,若x∈(1,1+
1
k])时有f′(x)=[1/x−1−k>0,若x∈(1+
1
k],+∞)时有f′(x)=[1/x−1−k<0.
所以f(x)在(1,1+
1
k])上是增函数,在(1+[1/k],+∞)上是减函数.
(Ⅱ)由(I)知k≤0,时f(x)在(1,+∞)上递增,
而f(2)=1-k>0,f(x)≤0不恒成立,所以k>0.
又由(I)知ymax=f(1+[1/k])=-lnk,要使f(x)≤0恒成立,
则ymax=f(1+[1/k])=-lnk≤0即可.
所以解得k≥1.
(Ⅲ)由(Ⅱ)知,当k=1时有f(x)≤0在(1,+∞)上恒成立,
且f(x)在[2,+∞)上是减函数,f(2)=0,
所以x∈[2,+∞)时,f(x)≤0恒成立,
即ln(x-1)<x-2在(2,+∞)上恒成立
令x-1=n2,则lnn2<n2-1,即2lnn<(n-1)(n+1),
从而[lnn/n+1<
n−1
2],[ln2/3+
ln3
4+
ln4
5]+…+[lnn/n+1]<
1
2+
2
2+
3
2+…+
n−1
2=
n(n−1)
4成立.

n

i=2
lni
i+1<
n(n−1)
4(n∈N+,n>1)成立.

点评:
本题考点: 利用导数求闭区间上函数的最值;利用导数研究函数的单调性.

考点点评: 本题考查利用导数求函数的极值,函数的恒成立问题,不等式的证明,体现了分类讨论的数学思想,不等式的放缩,是解题的难点.

1年前

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