已知函数f(x)=|x-a|-lnx(a>0).

已知函数f(x)=|x-a|-lnx(a>0).
(1)若a>0,讨论f(x)的单调区间;
(2)若a=1,求f(x)的最小值;
(3)证
ln22
22
+
ln32
32
+…+
lnn2
n2
+
ln(n+1)2
(n+1)2
<n-([1/2]-[1/n+2])(n∈N*,且n≥2).
一颗心属于我自己 1年前 已收到1个回答 举报

lucky_top 花朵

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解题思路:(1)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;
(2)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;
(3)由(2)可知,lnx≤x-1,从而[lnx/x≤1−
1
x],令x=n2,可得[lnn
n2
1/2](1-
1
n2
),再进行叠加,利用放缩法,即可证得结论成立.

若a≥1,当x≥a时,f(x)=x-a-lna,f′(x)=[x−1/x]≥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-[1/x]<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)=[x−1/x],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-[1/x]<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);…(6分)
(2)a=1时,f(x)=|x-1|-lnx (x>0)
当0<x≤1,f(x)=1-(x+lnx),f′(x)=-1-[1/x]<0,所以f(x)在(0,1]上单调递减;
当x>1,f(x)=x-(1+lnx),f′(x)=[x−1/x]>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…(9分)
(3)由(2)可知,当a=1,x>1时,有f(x)>f(1)=0,[lnx/x<1−
1
x],

ln22
22+
ln32
32+…+
lnn2
n2+
ln(n+1)2
(n+1)2<n−(
1
22+
1
32+…+
1
n2+
1
(n+1)2),
n≥2时,[1
n2>
1
n(n+1)=
1/n]-[1/n+1]…(12分)
∴−(
1
22+
1
32+…+

点评:
本题考点: 利用导数求闭区间上函数的最值;利用导数研究函数的单调性.

考点点评: 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.

1年前

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