题目内容

已知函数f(x)=ax+数学公式+c(a>0)的图象在点(1,f(1))处的切线方程为y=x-1.
(1)试用a表示出b,c;
(2)若f(x)≥lnx在[1,+∞)上恒成立,求a的取值范围;
(3)证明:1+数学公式+数学公式+L+数学公式>ln(n+1)+数学公式(n≥1).

解:(1)∵,
∴
∴f(1)=a+a-1+c=2a-1+c.
又∵点(1,f(1))在切线y=x-1上,
∴2a-1+c=0?c=1-2a,
∴.
(2)∵,
f(x)≥lnx在[1,+∞]上恒成立,
设g(x)=f(x)-lnx,则g(x)=f(x)-lnx≥0在[1,+∞]上恒成立,
∴g(x)min≥0,
又∵,
而当时,.
1°当即时,
g'(x)≥0在[1,+∞]上恒成立,
∴;
2°当即时,
g'(x)=0时;
且时,g'(x)<0,
当时,g'(x)>0;
则①,
又∵与①矛盾,不符题意,故舍.
∴综上所述,a的取值范围为:[,+∞).

(3)证明:由(1)可知时,f(x)≥lnx在[1,+∞]上恒成立,
则当时,在[1,+∞]上恒成立,
令x依次取…时,
则有,,
…
,
由同向不等式可加性可得
,
即,
也即,
也即1+++…+>ln(n+1)+(n≥1).
解法二:①当n=1时左边=1,右边=ln2+<1,不等式成立;
②假设n=k时,不等式成立,就是1+++…+>ln(k+1)+(k≥1).
那么1+++…++>ln(k+1)++
=ln(k+1)+.
由(2)知:当时,有f(x)≥lnx (x≥1)
令有f(x)= (x≥1)
令x=得
∴
∴1+++…++>
这就是说,当n=k+1时,不等式也成立.
根据(1)和(2),可知不等式对任何n∈N*都成立.
分析:(1)通过函数的导数,利用导数值就是切线的斜率,切点在切线上,求出b,c即可.
(2)利用f(x)≥lnx,构造g(x)=f(x)-lnx,问题转化为g(x)=f(x)-lnx≥0在[1,+∞]上恒成立,
利用导数求出函数在[1,+∞)上的最小值大于0,求a的取值范围;
(3)由(1)可知时,f(x)≥lnx在[1,+∞]上恒成立,则当时,在[1,+∞]上恒成立,
对不等式的左侧每一项裂项,然后求和,即可推出要证结论.
解法二:利用数学归纳法的证明步骤,证明不等式成立即可.
点评:本题是难题,考查函数与导数的关系,曲线切线的斜率,恒成立问题的应用,累加法与裂项法的应用,数学归纳法的应用等知识,知识综合能力强,方法多,思维量与运算良以及难度大,需要仔细审题解答,还考查分类讨论思想.
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