已知函数,a∈R.(1)若a=2,求函数f(x)的单调区间;(2)若函数f(x)在[1,+∞)上为增函数,求实数a的取值范围;(3)求证:对于任意正整数n,.

发布时间:2020-07-31 18:26:14

已知函数,a∈R.
(1)若a=2,求函数f(x)的单调区间;
(2)若函数f(x)在[1,+∞)上为增函数,求实数a的取值范围;
(3)求证:对于任意正整数n,.

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解:(1),x>0,,
令f'(x)>0,因为x>0,所以x>1,所以f(x)的单调增区间为(1,+∞);
令f'(x)<0,因为x>0,所以0<x<1,所以f(x)的单调减区间为(0,1).
(2).
因为函数f(x)在[1,+∞)上为增函数,
所以在x∈[1,+∞)上恒成立,
即在x∈[1,+∞)上恒成立.
令,g(t)=t2+t,0<t≤1,
图象的对称轴为,所以t=1时,g(t)max=2.
所以a≥2,即当函数f(x)在[1,+∞)上为增函数时,实数a的取值范围为[2,+∞).
(3)由(1)知在[1,+∞)上是增函数,
所以在[1,+∞)上,f(x)min=f(1)=3,
所以x>1时,f(x)>3.
令,则x>1,
所以,
即,
即.
所以结论得证.
解析分析:(1)当a=2时,其中x>0,然后对函数求导数,在函数的定义域下,使导数大于零的区间,就是函数的单调增区间,使导数小于零的区间就是函数的单调减区间,解相应的不等式即可得函数f(x)的单调区间; (2)函数f(x)在[1,+∞)上为增函数,即为函数的导数在区间[1,+∞)上恒大于或等于零,变形为≥0区间[1,+∞)上恒成立,利用变量分离,得到在x∈[1,+∞)上恒成立.以为自变量,研究右边函数的最大值,可得实数a的取值范围是[2,+∞);(3)在(1)的结论下,可得在[1,+∞)上,f(x)min=f(1)=3,所以x>1时,f(x)>3.再取自变量,是一个属于区间[1,+∞)的变量,故有,最后将这个不等式加以变形,化简整理可证得原不等式正确.

点评:本题以一个复合型函数为例,通过研究它的单调性与最值,着重考查了利用导数研究函数的单调性、二次函数的最值和不等式恒成立的处理等知识点,属于中档题.
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