题目内容

【题目】已知函数.

(1)求函数的单调区间;

(2)若恒成立,试确定实数的取值范围;

(3)证明.

【答案】(1)函数的递增区间为,函数的递减区间为;(2);(3)见解析.

【解析】试题分析:(1)先求导数,再确定导函数在定义区间上零点情况:当k≤0时,导函数恒大于零,为增函数;当k>0时,由一个零点x=,先减后增(2)不等式恒成立问题,一般转化Wie对应函数最值问题,即,结合(1)的单调性情况,可得k>0且f()=ln≤0解得k≥1,(3)利用导数证明不等式,一般方法为构造恰当函数,利用其增减性进行证明:因为k=1时,f(x)≤0恒成立,即ln(x﹣1)<x﹣2,令,则,代入叠加得证

试题解析:(I)∵f(x)=ln(x﹣1)﹣k(x﹣1)+1,(x>1)

∴f′(x)=﹣k,

当k≤0时,f′(x)>0恒成立,故函数在(1,+∞)为增函数,

当k>0时,令f′(x)=0,得x=

当f′(x)<0,即1<x<时,函数为减函数,

当f′(x)>0,即x>时,函数为增函数,

综上所述,当k≤0时,函数f(x)在(1,+∞)为增函数,

当k>0时,函数f(x)在(1,)为减函数,在(,+∞)为增函数.

(Ⅱ)由(1)知,当k≤0时,f′(x)>0函数f(x)在定义域内单调递增,f(x)≤0不恒成立,

当k>0时,函数f(x)在(1,)为减函数,在(,+∞)为增函数.

当x=时,f(x)取最大值,f()=ln≤0

∴k≥1,即实数k的取值范围为[1,+∞)

(Ⅲ)由(2)知k=1时,f(x)≤0恒成立,即ln(x﹣1)<x﹣2

∴<1﹣,

∵==<=

取x=3,4,5…n,n+1累加得

∴+…+<+++…+=,(n∈N,n>1).

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