已知函数f(x)=(a-1)lnx+ax2.(1)讨论函数y=f(x)的单调性;(2)求证:+++…+>(n≥2,n∈N+);(3)当a=0时,求证:f(x)≤-.

发布时间:2020-08-04 18:07:28

已知函数f(x)=(a-1)lnx+ax2.
(1)讨论函数y=f(x)的单调性;
(2)求证:+++…+>(n≥2,n∈N+);
(3)当a=0时,求证:f(x)≤-.

网友回答

解:(1)f(x)=(a-1)lnx+ax2,定义域为(0,+∞).
∵.
当a≥1时,f'(x)>0,故f(x)在(0,+∞)单调递增;
当a≤0时,f'(x)<0,故f(x)在(0,+∞)单调递减;
当0<a<1时,令f'(x)=0,解得.
则当时,f'(x)<0;时,f'(x)>0.
故f(x)在单调递减,在单调递增.
(2)当时,,
由(1)知,时,y=f(x)递增,
所以x>1时,
∵x>1,
∴x2>lnx>0,
∴,,

(3)就是要证,即需证.
令g(x)=xlnx,则由g'(x)=lnx+1=0,得,
当时g(x)递增,当时g(x)递减,
所以g(x)的最小值为.
设,
当=0时,x=1.
当x>1时g(x)递减;当0<x<1时g(x)递增.
所以?(x)的最大值为,
因为g(x)的最小值不小于?(x)的最大值,
即,所以.
解析分析:(1)先求导得f′(x),通过对a分类讨论即可得出;(2)利用(1)的结论,取a=时,当x>1时,f(x)单调递增,f(x)>f(1),从而得出x2>lnx>0,取倒数得,令x=k,再利用放缩和裂项求和即可得出;(3)要证??(xlnx)min≥,利用导数分别求出其极值即最值即可证明.

点评:熟练掌握利用导数研究函数的单调性、极值和最值、分类讨论的思想方法和等价转化的思想方法是解题的关键.
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