已知函数.(1)求f(x)的单调区间;(2)若f(x)≥0在(0,+∞)内恒成立,求实数a的取值范围;(3)n∈N*,求证:.

发布时间:2020-07-31 19:05:12

已知函数.
(1)求f(x)的单调区间;
(2)若f(x)≥0在(0,+∞)内恒成立,求实数a的取值范围;
(3)n∈N*,求证:.

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解:(1)∵f(x)=alnx+x2-(1+a)x(x>0),
∴f′(x)=+x-(1+a),x>0,
①当a≤0时,若0<x<1,则f′(x)<0,
故函数f(x)的单调减区间是(0,1);
若x>1,则f′(x)>0,故函数f(x)的增区间是(1,+∞).
②当0<a<1时,函数f(x)的单调减区间是(a,1);
单调增区间是(0,a),(1,+∞).
③当a=1时,则f′(x)=≥0,
故函数f(x)的单调增区间是(0,+∞);
⑤当a>1时,函数f(x)的单调递减区间是(1,a);
函数f(x)的单调区间是(0,1),(a,+∞).
(2)由于f(1)=--a,
当a>0时,f(1)<0,
此时f(x)≥0对定义域内的任意x不是恒成立的.
当a≤0时,由(1)得f(x)在区间(0,+∞)上的极小值,也是最小值为f(1)=--a,
此时,f(1)≥0,解得a≤-,
故实数a的取值范围是(-∞,-).
(3)由(2)知,当a=-时,
f(x)=-lnx+x2-x≥0,当且仅当x=1时,等号成立,
这个不等式等价于lnx≤x2-x.
当x>1时,变换为 >=-,
在上面的不等式中,
令x=2,3,…,1+n,
则有>(1-)+( -)+( -)+…+( -)=,
即对任意的正整数n,不等式 恒成立.
解析分析:(1)由f(x)=alnx+x2-(1+a)x(x>0),得f′(x)=+x-(1+a),x>0,由此根据a的取值范围进行分类讨论,能求出函数f(x)的单调区间.(2)由于f(1)=--a,当a>0时,f(1)<0,此时f(x)≥0对定义域内的任意x不是恒成立的.当a≤0时,由(1)得f(x)在区间(0,+∞)上取得最小值为f(1)=--a,由此能求出实数a的取值范围.(3)由(2)知,当a=-时,f(x)=-lnx+x2-x≥0,当且仅当x=1时,等号成立,这个不等式等价于lnx≤x2-x.由此能够证明对任意的正整数n,不等式恒成立.

点评:本题考查函数的单调区间的求法,考查实数的取值范围的求法,考查不等式恒成立的证明.解题时要认真审题,仔细解答,注意导数的性质和分类讨论思想的灵活运用.
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