题目内容

已知函数f(x)=ax+
b
x
+c(a>0)的图象在点(1,f(1))处的切线方程为y=x-1.
(1)用a表示出b,c;
(2)证明:当a≥
1
2
时,f(x)≥1nx在[1,+∞)上恒成立;
(3)证明:1+
1
2
+
1
3
+…+
1
n
>1n(n+1)+
n
2(n+1)
.(n∈N*
考点:数列的求和,利用导数研究曲线上某点切线方程
专题:等差数列与等比数列
分析:(1)由已知条件利用导数性质得
f(1)=a-b=1
f(1)=a+b+c
,由此能求出
b=a-1
c=1-2a

(2)令g(x)=f(x)-lnx=ax+
a-1
x
+1-2a-lnx,则g(x)=a-
a-1
x2
-
1
x
=
a(x+
a-1
a
)(x-1)
x2
,由此能证明当a
1
2
时,f(x)≥lnx在[1,+∞)上恒成立.
(3)由已知条件推导出ln(k+1)-lnk<
1
2
(
1
k
+
1
k+1
)
,令k=1,2,…,n,得n个不等式,将其累加,能证明1+
1
2
+
1
3
+…+
1
n
>1n(n+1)+
n
2(n+1)
.(n∈N*
解答: (1)解:∵f(x)=ax+
b
x
+c,
f(x)=a-
b
x2

∵f(x)=ax+
b
x
+c(a>0)的图象在点(1,f(1))处的切线方程为y=x-1,
f(1)=a-b=1
f(1)=a+b+c

解得
b=a-1
c=1-2a

(2)证明:由(1)得f(x)=ax+
a-1
x
+1-2a

令g(x)=f(x)-lnx=ax+
a-1
x
+1-2a-lnx,x∈[1,+∞),g(1)=0,
g(x)=a-
a-1
x2
-
1
x

=
(ax+a-1)(x-1)
x2

=
a(x+
a-1
a
)(x-1)
x2

∵a
1
2
,∴
1-a
a
≤1
,∴x>1,g′(x)>0,
g(x)是增函数,∴g(x)>g(1)=0,
即f(x)>lnx,∴x≥1时,f(x)≥lnx,
∴当a
1
2
时,f(x)≥lnx在[1,+∞)上恒成立.
(3)证明:由(2)知,当a≥
1
2
时,有f(x)≥lnx,x≥1,
令a=
1
2
,则f(x)=
1
2
(x-
1
x
)≥lnx

当且仅当x=1时,“=”成立,即当x>1时,总有
1
2
(x-
1
x
)>lnx

令x=
k+1
k
,则
k+1
k
1
2
(
k+1
k
-
k
k+1
)=
1
2
(
1
k
+
1
k+1
)

ln(k+1)-lnk<
1
2
(
1
k
+
1
k+1
)

令k=1,2,…,n,得n个不等式,
将其累加,得:
ln(n+1)<
1
2
+(
1
2
+
1
3
+…+
1
n
)+
1
2(n+1)

∴1+
1
2
+
1
3
+…+
1
n
>1n(n+1)+
n
2(n+1)
.(n∈N*
点评:本题考查不等式的证明,解题时要认真审题,注意导数性质、累加求和等知识点的合理运用.
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