题目内容
已知函数
,其中
,a为常数
(Ⅰ)当
时,求函数
的极值;
(Ⅱ)当
时,证明:对任意的正整数n,当
时,有![]()
(Ⅰ)解:由已知得函数
的定义域为
,
当n=2时,![]()
所以
.
(1)当a>0时,由
=0得
>1,
<1,
(2)此时
=
.
当x∈(1,x1)时,
<0,
单调递减;
当x∈(x1+∞)时,
>0,
单调递增.
当a≤0时,
<0恒成立,所以
无极值.
综上所述,n=2时,
当a>0时,
在
处取得极小值,极小值为![]()
当a≤0时,
无极值.
(Ⅱ)证法一:因为a=1,所以![]()
当n为偶数时,
令![]()
则
=1+
>0(x≥2).
所以当x∈[2,+∞]时,g(x)单调递增,
又g(2)=0
因此
≥g(2)=0恒成立,
所以f(x)≤x-1成立.
当n为奇数时,
要证
≤x-1,由于
<0,所以只需证
,
令
,
则
=1-
≥0(x≥2),
所以当x∈[2,+∞]时,
单调递增,又h(2)=1>0,
所以当x≥2时,恒有
>0,即
命题成立.
综上所述,结论成立.
证法二:当a=1时,![]()
当x≤2,时,对任意的正整数n,恒有
≤1,
故只需证明
.
令![]()
则![]()
当x≥2时,
≥0,故h(x)在
上单调递增,
因此 当x≥2时,h(x)≥h(2)=0,即1+ln(x-1) ≤x-1成立.
故 当x≥2时,有
≤x-1.
即f(x)≤x-1.
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