已知函数f(x)=2(ln1+x+12x2)−ax,其中a为常数.

已知函数f(x)=2(ln
1+x
+
1
2
x2)−ax
,其中a为常数.
(Ⅰ)若f(x)在(0,1)上单调递增,求实数a的取值范围;
(Ⅱ)求证:D
n
k=2
k−1
k2
<ln
n+1
2
枫溪寒 1年前 已收到1个回答 举报

djfive 幼苗

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解题思路:(1)根据题意,由函数f(x)在(0,1)上单调递增,可得f′(x)=2x-a+[1/x+1]≥0在(0,1)上恒成立,进而转化为2x+[1/x+1]≥a在(0,1)上恒成立,令t=2x+[1/x+1],通过对t求导判断单调性,可得t的最小值为1,由不等关系可得答案.
(2)由(1)的结论,分析可得f(x)>f(0),化简可得ln(x+1)>x-x2,令x=[1/n],(n≥2),可得ln([1/n]+1)>[1/n]-[1n2,变形可得ln
n+1/n]>[n−1
n2
,所以
n/
k=2][k−1
k2
=
1
22
+
2
32
+…+
n−1
n2
<ln
3/2]+ln[4/3]+…+ln[n+1/n],由对数的运算性质,化简可得证明.

(1)根据题意,函数f(x)=2(ln
1+x+
1
2x2)−ax在(0,1)上单调递增,
则f′(x)=2x-a+[1/x+1]≥0在(0,1)上恒成立;
即2x+[1/x+1]≥a在(0,1)上恒成立,
令t=2x+[1/x+1],则t′=1+([1/x+1])′=1-
1
(x+1)2,
又由x∈(0,1),则t′>0,
则t在(0,1)是增函数,
故有2x+[1/x+1]>1,
所以求得a≤1,
(2)证明:由(1)可得,当a=1时,f(x)在(0,1)上递增,
所以f(x)>f(0),即ln(x+1)>x-x2
令x=[1/n],(n≥2)则[1/n]∈(0,[1/2]]⊆(0,1),
所以有ln([1/n]+1)>[1/n]-[1
n2,变形可得ln
n+1/n]>[n−1
n2,
所以
n/
k=2][k−1
k2=
1
22+
2
32+…+
n−1
n2<ln
3/2]+ln

点评:
本题考点: 不等式的证明;利用导数研究函数的单调性;导数在最大值、最小值问题中的应用.

考点点评: 本题考查不等式的证明与利用导数求函数的最值;(1)中注意x的范围是(0,1),因(x+1)的范围,不能将2x+[1/x+1]转化为2(x+1)+[1/x+1]-2后,直接用基本不等式求其最小值.

1年前

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