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解答题已知函数f(x)=lnx-ax+1在x=2处的切线斜率为-.(I)求实数a的值及

时间:2021-09-11 05:03:07

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解答题已知函数f(x)=lnx-ax+1在x=2处的切线斜率为-.(I)求实数a的值及

问题补充:

解答题已知函数f(x)=lnx-ax+1在x=2处的切线斜率为-.

(I)求实数a的值及函数f(x)的单调区间;

(II)设g(x)=,对?x1∈(0,+∞),?x2∈(-∞,0)使得f(x1)≤g(x2)成立,求正实数k的取值范围;

(III)证明:++…+<(n∈N*,n≥2)?

答案:

解:(Ⅰ)函数的定义域为(0,+∞).

由已知得:f′(x)=-a,f′(2)=-a=-,解得a=1.

于是f′(x)=-1=,当x∈(0,1)时,f′(x)>0,f?(x)为增函数,

当x∈(1,+∞)时,f′(x)<0,f?(x)为减函数,

即f?(x)的单调递增区间为(0,1),单调递减区间为(1,+∞).??

(Ⅱ)由(Ⅰ)知,?x1∈(0,+∞),f?(x1)≤f?(1)=0,即f?(x1)的最大值为0,

由题意知:对?x1∈(0,+∞),?x2∈(-∞,0)使得f?(x1)≤g(x2)成立,

只须f?(x)max≤g(x)max.

∵g(x)==x++2k=-(-x+)+2k≤-2+2k,∴只须-2≥0,解得k≥1.

故k的取值范围[1,+∞).

(Ⅲ)要证明:++…+<(n∈N*,n≥2)?

只须证,

即证,

由(Ⅰ)知,当x∈(1,+∞)时,f′(x)<0,f?(x)为减函数,

∴f?(x)=lnx-x+1≤f(1)=0,即lnx≤x-1,

∴当n≥2时,lnn2<n2-1,

1-=1-,

(1-+)+(1-+)+…+(1-)

=n-1-+=,

∴++…+<.解析分析:(Ⅰ)由f′(2)=-可求得a值,在定义域内解不等式f′(x)>0,f′(x)<0可求单调区间.(Ⅱ)该问题可转化为解不等式f(x)max<g(x)max,进而转化为求函数的最值问题.(Ⅲ)要证明++…+<(n∈N*,n≥2),只须证,即证,由f(x)的最大值得到一不等式,以此对该不等式左边各项进行放缩求和即可.点评:本题考查了导数的综合应用,用导数求单调区间、求最值、证明不等式,考查了分析问题解决问题的能力,本题运用了转化思想.

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