已知函数f(x)=
(1)若函数f(x)在[1,+∞)上为增函数,求实数a的取值范围;
(2)当a=1时,求f(x)在[]上的最大值和最小值;
(3)当a=1时,求证对任意大于1的正整数n,lnn>…恒成立.
网友回答
解:(1)∵f(x)=+lnx
∴f′(x)=(a>0)
∵函数f(x)在[1,+∞)上为增函数
∴f′(x)=≥0对x∈[1,+∞)恒成立,
∴ax-1≥0对x∈[1,+∞)恒成立,即a≥对x∈[1,+∞)恒成立
∴a≥1
(2)当a=1时,f′(x)=,
∴当x∈[,1)时,f′(x)<0,故f(x)在x∈[,1)上单调递减;
当x∈(1,2]时,f′(x)>0,故f(x)在x∈(1,2]上单调递增,
∴f(x)在区间[,2]上有唯一极小值点,故f(x)min=f(x)极小值=f(1)=0
又f( )=1-ln2,f(2)=-+ln2,f( )-f(2)=-2ln2=
∵e3>16
∴f( )-f(2)>0,即f( )>f(2)
∴f(x)在区间[,2]上的最大值f(x)max=f( )=1-ln2.
综上可知,函数f(x)在[,2]上的最大值是1-ln2,最小值是0.
(3)当a=1时,f(x)=+lnx,f′(x)=,
故f(x)在[1,+∞)上为增函数.
当n>1时,令x=,则x>1,故f(x)>f(1)=0
∴f( )=+ln =-+ln >0,即ln >
∴ln >,ln >,ln >,…,ln >
∴ln +ln +ln +…+ln >+++…+
∴lnn>+++…+
即对大于1的任意正整数n,都有lnn>+++…+.
解析分析:(1)对函数f(x)进行求导,令导函数大于等于0在[1,+∞)上恒成立即可求出a的范围.(2)将a=1代入函数f(x)的解析式,判断其单调性进而得到最大值和最小值.(3)先判断函数f(x)的单调性,令x=代入函数f(x)根据单调性得到不等式ln>,令n=1,2,…代入可证.
点评:此题是个中档题.本题主要考查用导数法研究函数的单调性,基本思路是:当函数为增函数时,导数大于等于零;当函数为减函数时,导数小于等于零,已知单调性求参数的范围往往转化为求相应函数的最值问题,体现了转化的数学思想,很好的考查了学生的计算能力.