解答题函数f(x)=alnx一x+2(a∈R,a≠0).(1)求f(x)的极值和单调区

发布时间:2020-07-09 04:34:23

解答题函数f(x)=alnx一x+2(a∈R,a≠0).
(1)求f(x)的极值和单调区间;
(2)当x≥2时,有f(x)<0恒成立,求a的取值范围;
(3)证明:ln(2n+1)-lnn>(n∈N*)

网友回答

(1)解:由题意知,函数的定义域是(0,+∞),且f′(x)=-1=,
①当a<0时,f′(x)<0,则原函数在(0,+∞)上是减函数,故无极值;
②当a>0时,由f′(x)=0得x=a,列表如下:
? x???? (0,a)???? a???? (a,+∞)f′(x)+0-f(x)增函数极大值减函数由上表知f(x)在(0,a)为增函数,在(a,+∞)上为减函数,
∴f(x)的极大值为f(a)=alna-a+2.
(2)解:∵f(x)=alnx一x+2<0,且x≥2,∴a<,
令g(x)=(x≥2),
∴g′(x)==,令h(x)=(x≥2),
则h′(x)==≥0,
∴h(x)在[2,+∞]上是增函数,∴h(x)≥h(2)=ln2+-1=ln2>0,
∴g′(x)>0,∴g(x)在[2,+∞)上是增函数,
∴g(x)的最小值是g(2)=0,
∵当x≥2时,a<恒成立,
∴a<0.
(3)证明:要证??ln(2n+1)-lnn>?(n∈N*),
只需证?????,
即证?? ln(2+) ,
可取a=1,则f(x)=lnx-x+2,且2+∈(2,3],
由(1)知f(x)在(1,+∞)上为减函数,
∴f(x)在(2,3]上为减函数,
∴f(x)≥f(3)=ln3-3+2=ln3-1>0,
∴lnx-x+2>0,即lnx>x-2,令x=2+,(n∈N*),
则ln(2+)=,
即,(n∈N*).解析分析:(1)由解析式求出函数的定义域和f′(x),因为在函数式中含字母系数,需要根据a的符号进行分类讨论,分别在函数的定义域内解不式f′(x)>0和f′(x)<0确定的f(x)单调区间和极值;(2)用分离参数法将解析式变为a<,令g(x)=,再求它的导数g′(x)=(x≥2),令h(x)=,再求h′(x)并判断h′(x)≥0,判断出在定义域上的单调性,得到h(x)≥h(2)>0,进而判断出g′(x)>0,判断出g(x)在[2,+∞)上是增函数,求出g(x)的最大值,再由恒成立问题求出a的范围;(3)由分析法找出结论成立的充分条件,再由不等式的特点构造函数f(x)=lnx-x+2,由(1)得到此函数的单调性,进而判断出f(x)≥f(3)=0,整理得lnx>x-2,令x=2+,代入整理即得到证明.点评:本小题主要考查了求导公式、利用导数研究函数的单调性、不等式恒成立问题以及构造函数证明不等式等等,考查运算能力和运用函数思想分析解决问题的能力,以及分类讨论的思想方法.
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