题目内容
已知函数,其中,a为常数
(Ⅰ)当时,求函数的极值;
(Ⅱ)当时,证明:对任意的正整数n,当时,有
(Ⅰ)解:由已知得函数的定义域为,
当n=2时,
所以 .
(1)当a>0时,由=0得>1,<1,
(2)此时 =.
当x∈(1,x1)时,<0, 单调递减;
当x∈(x1+∞)时,>0, 单调递增.
当a≤0时,<0恒成立,所以无极值.
综上所述,n=2时,
当a>0时,在处取得极小值,极小值为
当a≤0时,无极值.
(Ⅱ)证法一:因为a=1,所以
当n为偶数时,
令
则=1+>0(x≥2).
所以当x∈[2,+∞]时,g(x)单调递增,
又g(2)=0
因此≥g(2)=0恒成立,
所以f(x)≤x-1成立.
当n为奇数时,
要证≤x-1,由于<0,所以只需证,
令 ,
则=1-≥0(x≥2),
所以当x∈[2,+∞]时,单调递增,又h(2)=1>0,
所以当x≥2时,恒有>0,即命题成立.
综上所述,结论成立.
证法二:当a=1时,
当x≤2,时,对任意的正整数n,恒有≤1,
故只需证明.
令
则
当x≥2时,≥0,故h(x)在上单调递增,
因此 当x≥2时,h(x)≥h(2)=0,即1+ln(x-1) ≤x-1成立.
故 当x≥2时,有≤x-1.
即f(x)≤x-1.
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