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已知函数f(x)=ax-1-lnx(a∈R).(Ⅰ)判断函数f(x)的单调性;(Ⅱ)若不等式f(

时间:2023-03-26 21:35:02

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已知函数f(x)=ax-1-lnx(a∈R).(Ⅰ)判断函数f(x)的单调性;(Ⅱ)若不等式f(

问题补充:

已知函数f(x)=ax-1-lnx(a∈R).

(Ⅰ)判断函数f(x)的单调性;

(Ⅱ)若不等式f(x)<0在区间上恒成立,求实数a的取值范围;

(Ⅲ)比较的大小(n∈N*且n≥2,e是自然对数的底数).

答案:

解:(Ⅰ)函数的定义域为(0,+∞)

∵函数f(x)=ax-1-lnx,∴

①当a≤0时,f′(x)<0,∴函数f(x)在(0,+∞)上是减函数;

②当a>0时,由f′(x)<0得,由f′(x)>0得x>,

∴函数f(x)在区间(0,)上是减函数;函数f(x)在上是增函数

(Ⅱ)不等式f(x)<0在区间上恒成立,即在区间上恒成立

令,只需g(x)在区间上的最小值g(x)min>a即可

求导函数

当时,g′(x)>0,g(x)在上单调递增;

当1<x<2时,g′(x),<0,g(x)在(1,2)上单调递减

∴g(x)在区间上的最小值是与g(2)中的较小者

∵.

∴g(x)在区间上的最小值是

∴a<2-2ln2

∴实数a的取值范围为(-∞,2-2ln2);

(Ⅲ),证明如下:

据(Ⅰ)知,当a=1时,f(x)在(0,1)上单调递减,在(1,+∞)上单调递增

∴f(x)在x=1处取得极小值,且为最小值

∴f(x)=x-1-lnx≥f(1)=0,∴lnx≤x-1

故当n∈N*且n≥2时,=

∴<

解析分析:(Ⅰ)函数的定义域为(0,+∞),求出导函数,再分类讨论:a≤0、a>0,即可确定函数f(x)的单调性;(Ⅱ)不等式f(x)<0在区间上恒成立,即在区间上恒成立,令,只需g(x)在区间上的最小值g(x)min>a即可.(Ⅲ)据(Ⅰ)知,当a=1时,f(x)在(0,1)上单调递减,在(1,+∞)上单调递增,从而f(x)在x=1处取得极小值,且为最小值,所以lnx≤x-1,进一步利用放缩法即可证得结论.

点评:本题以函数为载体,考查函数的单调性,考查恒成立问题,考查不等式的证明,恒成立问题利用了分离参数法,难度较大.

已知函数f(x)=ax-1-lnx(a∈R).(Ⅰ)判断函数f(x)的单调性;(Ⅱ)若不等式f(x)<0在区间上恒成立 求实数a的取值范围;(Ⅲ)比较的大小(n∈N*

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