函数f(x)=x-alnx+(a>0)
(1)求f(x)的单调区间;
(2)求使函数f(x)有零点的最小正整数a的值;
(3)证明:ln(n!)-ln2>(n∈N*,n≥3).
网友回答
(1)解:函数f(x)的定义域为(0,+∞),=(2分)
∵x>0,a>0,
∴由f′(x)≥0得x≥a+1,f′(x)≤0得x≤a+1,
∴f(x)在(0,a+1)上递减,在(a+1,+∞)上递增.(4分)
(2)解:∵a∈N*,∴由(1)知fmin=f(a+1)=a+2-aln(a+1)
∵f(x)有零点,
∴有a+2-aln(a+1)≤0,得ln(a+1)-(1+)≥0
令u(a)=ln(a+1)-(1+),易知u(a)在定义域内是增函数;(6分)
∵u(3)=ln4-<0,∴,∴4<,∴43<e5,而e5>43成立,∴u(3)<0
u(4)=ln5->0,∴52>e3,而52>e3成立,∴u(4)>0
故使函数f(x)有零点的最小正整数a的值为4.(8分)
(3)证明:由(2)知ln(a+1)-(1+)≥0,即ln(a+1)≥(1+),(a≥4),
∴lnn>1+(n∈N*,n≥5),ln(n2)>1+)(n∈N*,n≥3),
即lnn>(n∈N*,n≥3),(11分)
∴ln3+ln4+…+lnn>(n-2)+
即
∴ln(n!)-ln2>(n∈N*,n≥3).(13分)
解析分析:(1)确定函数f(x)的定义域为(0,+∞),求导函数,即可确定f(x)的单调区间;(2)先求fmin=f(a+1)=a+2-aln(a+1),再利用f(x)有零点,可得ln(a+1)-(1+)≥0,构建函数u(a)=ln(a+1)-(1+),易知u(a)在定义域内是增函数,从而可求函数f(x)有零点的最小正整数a的值;(3)先证明ln(a+1)≥(1+),进而有lnn>(n∈N*,n≥3),从而可得ln3+ln4+…+lnn>(n-2)+,故可得证.
点评:本题以函数为载体,考查函数的单调性,考查函数的零点,考查不等式的证明,用好导数是关键.