解答题已知函数f(x)=|x-a|-lnx(a>0)(Ⅰ)若a=1,求f(x)的单调区

发布时间:2020-07-09 08:58:38

解答题已知函数f(x)=|x-a|-lnx(a>0)
(Ⅰ)若a=1,求f(x)的单调区间及f(x)的最小值;
(Ⅱ)若a>0,求f(x)的单调区间;
(Ⅲ)证明:(n∈N+,n≥2)

网友回答

(Ⅰ)解:a=1时,f(x)=|x-1|-lnx??? (x>0)
当0<x≤1,f(x)=1-(x+lnx),f′(x)=-1-<0,所以f(x)在(0,1]上单调递减;
当x>1,f(x)=x-(1+lnx),f′(x)=1-=>0,所以f(x)在(1,+∞)上单调递增,
∴x=1时,f(x)的最小值为f(1)=0;
(Ⅱ)解:若a≥1,当x≥a时,f(x)=x-a-lna,f′(x)=1-=≥0,∴f(x)在区间[a,+∞)上单调递增;
当0<x<a时,f(x)=a-x-lnx,f′(x)=-1-<0,所以f(x)在(0,a)上单调递减;
若0<a<1,当x≥a时,f(x)=x-a-lna,f′(x)=1-=,x>1,f′(x)>0,a<x<1,f′(x)<0
∴f(x)在区间[1,+∞)上单调递增,(a,1)上单调递减;
当0<x<a时,f(x)=a-x-lnx,f′(x)=-1-<0,所以f(x)在(0,a)上单调递减;
而f(x)在x=a处连续,则f(x)在(1,+∞)上单调递增,(0,1)上单调递减
综上,当a≥1时,f(x)的递增区间是(a,+∞),递减区间是(0,a);当0<a<1时,f(x)的递增区间是(1,+∞),递减区间是(0,1);
(Ⅲ)证明:由(Ⅰ)可知,当a=1,x>1时,f(x)≥0,∴1-(x+lnx)≥0,∴lnx≤x-1.
∵x>0,∴
∵n∈N+,n≥2,令x=n2,得,
∴≤(1-+1-+…+1-)
=[n-1-(++…+)]<[n-1-(++…+]
=[n-1-(-)]=,
故要证的不等式成立.解析分析:(Ⅰ)a=1时,f(x)=|x-1|-lnx,将绝对值符号化去,分类讨论,再求导函数,即可确定函数的单调区间,进而可得f(x)的最小值;(Ⅱ)将绝对值符号化去,分类讨论,再求导函数,即可确定函数的单调区间;(Ⅲ)由(Ⅰ)可知,lnx≤x-1,从而,令x=n2,可得,再进行叠加,利用放缩法,即可证得结论成立.点评:本题考查利用导数研究函数的单调性,用放缩法证明不等式,体现了转化的数学思想,其中,用放缩法证明不等式 是解题的难点.
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