已知函数f(x)=?(1)求函数f(x)的极值;(2)如果当x≥1时,不等式f(x)≥恒成立,求实数k的取值范围;(3)求证[(n+1)!]2>(n+1)en-2?

发布时间:2020-08-01 03:34:43

已知函数f(x)=?
(1)求函数f(x)的极值;
(2)如果当x≥1时,不等式f(x)≥恒成立,求实数k的取值范围;
(3)求证[(n+1)!]2>(n+1)en-2? (n∈N*).

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解:(1)因为f(x)=,x>0,则f′(x)=-,
当0<x<1时,f′(x)>0;当x>1时,f′(x)<0.
所以f(x)在(0,1)上单调递增;在(1,+∞)上单调递减,
所以函数f(x)在x=1处取得极大值f(1)=1,无极小值.
(2)不等式f(x)≥,即为,
记g(x)=,则g′(x)=,
令h(x)=x-lnx,则h′(x)=1-,
∵x≥1,∴h′(x)≥0,∴h(x)在[1,+∞)上单调递增,
∴[h(x)]min=h(1)=1>0,从而g′(x)>0,故g(x)在[1,+∞)上也单调递增,
所以[g(x)]min=g(1)=2,
所以k≤2,即实数k的取值范围是(-∞,2].
(3)由(2)知:f(x)≥恒成立,即lnx≥=1->1-,
令x=n(n+1),则ln[n(n+1)]>1-,
所以ln(1×2)>1-,ln(2×3)>1-,ln(3×4)>1-,…,ln[n(n+1)]>1-,
叠加得:ln[1×22×32×…×n2(n+1)]>n-2[++…+]=n-2(1-)>n-2+>n-2.
则1×22×32×…×n2(n+1)>en-2,
所以[(n+1)!]2>(n+1)en-2(n∈N*).

解析分析:(1)求导数,判断函数f(x)的单调性,根据单调性即可求出其极值;(2)不等式f(x)≥,即为,令g(x)=,则问题转化为求函数g(x)的最小值,利用导数即可求得;(3)利用(2)问结论可得一不等式,在该不等式中令x=n(n+1),然后由此不等式进行放缩,累加各不等式可证明不等式.

点评:本题考查利用导数求函数的极值及函数在闭区间上的最值问题,考查恒成立问题,恒成立问题往往转化为函数的最值处理,证明不等式常用方法:一是利用函数最值;一是构造函数.本题综合性强,难度大.
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