设函数f(x)=ln(1+x)- ax x+1 (a∈R).

设函数f(x)=ln(1+x)-
ax
x+1
(a∈R).
(1)求函数f(x)的极值;
(2)当a>0时,若对任意的x≥0,恒有f (x)≥0,求实数a的取值范围;
(3)设x∈N且x>2,试证明:lnx>
1
2
+
1
3
+
1
4
+…+
1
x
冰使者 1年前 已收到1个回答 举报

happyphoebe 幼苗

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(1)函数f(x)的定义域为(-1,+∞),
f′(x)=
1
1+x -
a
(1+x ) 2 =
x+1-a
(1+x ) 2 ,
①当a≤0时,恒有x+1-a>0,恒有f′(x)>0,f(x)在(-1,+∞)上单调递增,无极值;
②当a>0时,由f′(x)=0得x=a-1,
当x∈(-1,a-1)时,f′(x)<0,当x∈(a-1,+∞)时,f′(x)>0,
故函数f(x)在(-1,a-1)上单调递减,在(a-1,+∞)上单调递增,
故当x=a-1时f(x)取得极小值,无极大值,极小值为f(a-1)=lna+1-a.
(2)当0<a≤1时,y=f(x)在(0,+∞)上单调递增,f(x)≥f(0)=0,所以满足题意;
当a>1时,由(1)可知应有f(a-1)=lna+1-a≥0(*)成立,
令g(a)=lna+1-a,则g′(a)=
1
a -1=
1-a
a ,g′(a)<0,g(a)在(1,+∞)上单调递减,
所以g(a)<0,即f(a-1)=g(a)<0,与(*)不符,
所以a的取值范围是0<a≤1.
(3)由(2)可知,ln(1+x)≥
x
x+1 ,
所以lnx=ln(
2
1 ×
3
2 ×…×
x
x-1 )=ln2+ln
3
2 +…+ln
x
x-1 =ln(1+1)+ln(1+
1
2 )+…+ln(1+
1
x-1 )

1
2 +

1
2
1+
1
2 +…+

1
x-1
1+
1
x-1 =
1
2 +
1
3 +
1
4 +…+
1
x .

1年前

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