题目内容

已知A、B、C是直线l上的三点,且
OA
,
OB
,
OC
满足:
OA
-(y+1-lnx)
OB
+
1-x
ax
OC
=
0
(O∉l且a>0)
.
(1)求y=f(x)的解析式;
(2)若f(x)在[1,+∞)单调递增,求实数a的范围;
(3)当a=1时,求证:lnn>
1
2
+
1
3
+
1
4
+…+
1
n
.(n≥2且n∈N*)
.
分析:(1)由已知,利用A,B,C三点共线,化简即可求y=f(x)的解析式;
(2)若f(x)在[1,+∞)单调递增,可得f′(x)=
1
x
-
1
ax2
≥0对x∈[1,+∞)恒成立
,分离参数求最值,即可求实数a的范围;
(3)先证明lnx<1-
1
x
,再用
n
n-1
代换x,利用叠加法,即可得出结论.
解答:(1)解:由已知得:
OA
=(y+1-lnx)
OB
+
x-1
ax
OC
.
又∵A,B,C三点共线,∴y+1-lnx+
x-1
ax
=1⇒y=lnx+
1-x
ax

∴f(x)=lnx+
1-x
ax
(x>0)
;
(2)解:∵f(x)在[1,+∞)单调递增,
∴f′(x)=
1
x
-
1
ax2
≥0对x∈[1,+∞)恒成立
⇒
1
ax2
≤
1
x
即a≥
1
x
对x∈[1,+∞)恒成立
⇒a≥(
1
x
)max=1

∴a∈[1,+∞);
(3)证明:当a=1时,f(x)=lnx+
1
x
-1
.
由(2)知,当x∈[1,+∞)时f(x)=lnx+
1
x
-1≥f(1)=0
⇒lnx>1-
1
x
(当且仅当x=1时取等号)
,
用
n
n-1
换x得:ln
n
n-1
>1-
n-1
n
=
1
n
,
∴ln
2
1
+ln
3
2
+ln
4
3
+ln
5
4
+…+ln
n
n-1
>
1
2
+
1
3
+
1
4
+…+
1
n
,
即ln(
2
1
×
3
2
×
4
3
×…×
n
n-1
)>
1
2
+
1
3
+
1
4
+…+
1
n
⇒lnn>
1
2
+
1
3
+
1
4
+…+
1
n
.
点评:本题考查向量知识的运用,考查三点共线,考查导数知识的运用,考查不等式的证明,考查学生分析解决问题的能力,属于中档题.
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