已知函数f(x)=lnx-ax+1在x=2处的切线斜率为- 1 2 .

已知函数f(x)=lnx-ax+1在x=2处的切线斜率为-
1
2

(I)求实数a的值及函数f(x)的单调区间;
(II)设g(x)=kx+1,对∀x∈(0,+∞),f(x)≤g(x)恒成立,求实数k的取值范围;
(III)设b n =
ln(n+1)
n 3
,证明:b 1 +b 2 +…+b n <1+ln2(n∈N * ,n≥2).
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nb_today 幼苗

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(Ⅰ)由已知: f′(x)=
1
x -a (x>0),
∵函数f(x)=lnx-ax+1在x=2处的切线斜率为-
1
2 .
∴ f′(2)=
1
2 -a=-
1
2 ,∴a=1.
∴ f′(x)=
1
x -1=
1-x
x ,
当x∈(0,1)时,f′(x)>0,f (x)为增函数,当x∈(1,+∞)时,f′(x)<0,f (x)为减函数,
∴f (x)的单调递增区间为(0,1),单调递减区间为(1,+∞).…(5分)
(Ⅱ)∀x∈(0,+∞),f (x)≤g(x),即lnx-(k+1)x≤0恒成立,
设h(x)=lnx-(k+1)x,有 h′(x)=
1-(k+1)x
x .
①当k+1≤0,即k≤-1时,h′(x)>0,此时h(1)=ln1-(k+1)≥0与h(x)≤0矛盾.
②当k+1>0,即k>-1时,令h′(x)=0,解得 x=
1
k+1 ,
∴ x∈(0,
1
k+1 ) ,h′(x)>0,h(x)为增函数, x∈(
1
k+1 ,+∞) ,h′(x)<0,h(x)为减函数,
∴h(x) max =h(
1
k+1 )=ln
1
k+1 -1≤0,
即ln(k+1)≥-1,解得k≥
1
e -1 .
综合k>-1,知k≥
1
e -1 .
∴综上所述,k的取值范围为[
1
e -1 ,+∞).…(10分)
(Ⅲ)证明:由(Ⅰ)知f (x)在(0,1)上是增函数,在(1,+∞)上是减函数,
∴f (x)≤f (1)=0,∴lnx≤x-1.
当n=1时,b 1 =ln(1+1)=ln2,
当n≥2时,有ln(n+1)<n,
∵b n =
ln(n+1)
n 3 <
n
n 3 =
1
n 2 <
1
n(n-1) =
1
n-1 -
1
n ,
∴b 1 +b 2 +…+b n <b 1 +(
1
2-1 -
1
2 )+…+(
1
n-1 -
1
n )=ln2+(1-
1
n )<1+ln2.…(14分)

1年前

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