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.