已知函数f(x)=lnx+
(Ⅰ)求函数f(x)的单调区间;
(Ⅱ)设m∈R,对任意的a∈(-l,1),总存在xo∈[1,e],使得不等式ma-(xo)<0成立,求实数m的取值范围;
(Ⅲ)证明:ln2l+1n22+…+ln2n>.
网友回答
解:(Ⅰ)f′(x)==,x>0.
令f′(x)>0,得x>1,因此函数f(x)的单调递增区间是(1,+∞).
令f′(x)<0,得0<x<1,因此函数f(x)的单调递减区间是(0,1).
(Ⅱ)依题意,ma<f(x)max.
由(Ⅰ)知,f(x)在[1,e]上是增函数,
∴f(x)max=f(e)=lne+-1=.
∴ma<,即ma-<0对于任意的a∈(-1,1)恒成立.
∴解得-≤m≤.
所以,m的取值范围是[-,].
(Ⅲ)由(Ⅰ)知函数f(x)在[1,+∞)上单调递增,
故f(x)=lnx+-1≥f(1)=0,
∴lnx≥1-,以x2替代x,得lnx2≥1-.
∴ln2l+1n22+…+ln2n>1-+1-+…+1-
即ln2l+1n22+…+ln2n>n-(++…+).
又++…+<1+++…+
∴-(++…+)>-[1+++…+]
∴n-(++…+)>n-[1+++…+]=n-[1+1-+-+…+]=,
∴ln1+ln2+…+lnn>.
由柯西不等式,
(ln2l+1n22+…+ln2n)(12+12+…+12)≥(ln1+ln2+…+lnn)2.
∴ln2l+1n22+…+ln2n≥(ln1+ln2+…+lnn)2>.
∴ln2l+1n22,+…+ln2 n>.
解析分析:(I)利用导数求出函数的极值,然后求f(x)的单调区间;(II)依题意,ma<f(x)max,由(I)可得f(x)在x=e处取得最大值,故问题转化为ma-<0对于任意的a∈(-1,1)恒成立,即可求m的取值范围;(III)由(Ⅰ)知函数f(x)在[1,+∞)上单调递增,从而可得lnx2≥1-.再利用叠加及放缩,可得ln1+ln2+…+lnn>恒成立,再结合柯西不等式即可证明不等式成立.
点评:本题是中档题,考查函数的导数的应用,不等式的综合应用,柯西不等式的应用,考查计算能力,转化思想的应用.