题目内容
【题目】已知函数f(x)=lnx﹣ax+ ,其中a>0.
(Ⅰ)讨论函数f(x)的单调性;
(Ⅱ)证明:(1+ )(1+ )(1+ )…(1+ )<e (n∈N* , n≥2).
【答案】解:(Ⅰ)函数f(x)的定义域是(0,+∞), f′(x)= ,令h(x)=﹣ax2+x﹣a,
记△=1﹣4a2 , 当△≤0时,得a≥ ,
若a≥ ,则﹣ax2+x﹣a≤0,f′(x)≤0,
此时函数f(x)在(0,+∞)递减,
当0<a< 时,由﹣ax2+x﹣a=0,解得:x1= ,x2= ,
显然x1>x2>0,故此时函数f(x)在( , )递增,
在(0, )和( ,+∞)递减;
综上,0<a< 时,函数f(x)在( , )递增,
在(0, )和( ,+∞)递减,
a≥ 时,函数f(x)在(0,+∞)递减;
(Ⅱ)证明:令a= ,由(Ⅰ)中讨论可得函数f(x)在区间(0,+∞)递减,
又f(1)=0,从而当x∈(1,+∞)时,有f(x)<0,即lnx< x﹣ ,
令x=1+ (n≥2),
则ln(1+ )< (1+ )﹣ =
= ( + )< = ( ﹣ ),
从而:ln(1+ )+ln(1+ )+ln(1+ )+…+ln(1+ )
< (1﹣ + ﹣ + ﹣ +…+ ﹣ + ﹣ + ﹣ )
= (1+ ﹣ ﹣ )< (1+ )= ,
则有ln(1+ )+ln(1+ )+ln(1+ )+…+ln(1+ )< ,
可得(1+ )(1+ )(1+ )…(1+ )<e (n∈N* , n≥2)
【解析】(Ⅰ)求出函数的导数,通过讨论a的范围,求出函数的单调区间即可;(Ⅱ)求出lnx< x﹣ ,令x=1+ (n≥2),得到ln(1+ )< ( ﹣ ),累加即可证明结论.
【考点精析】本题主要考查了利用导数研究函数的单调性和函数的最大(小)值与导数的相关知识点,需要掌握一般的,函数的单调性与其导数的正负有如下关系: 在某个区间内,(1)如果,那么函数在这个区间单调递增;(2)如果,那么函数在这个区间单调递减;求函数在上的最大值与最小值的步骤:(1)求函数在内的极值;(2)将函数的各极值与端点处的函数值,比较,其中最大的是一个最大值,最小的是最小值才能正确解答此题.