已知f(x)=lnx,g(x)=12ax2+3x+1,e为自然对数lnx的底数.

1个回答

  • 解题思路:(Ⅰ)函数h(x)=f(x)-g(x)存在单调递减区间即h'(x)<0在(0,+∞)上有解,然后将a分离,然后利用二次函数的性质求出不等式另一侧的最值,即可求出实数a的取值范围;

    (Ⅱ)构造函数

    φ(x)=xf(x)+yf(y)-(x+y)f(

    x+y

    2

    )(0<x<y)

    ,可利用导数研究函数ϕ(x)在(0,y)的单调性,求最小值,即可证得结论;

    (Ⅲ)令m(x)=f(x)-x=lnx-x,然后利用导数研究函数m(x)的单调性,从而可求出最值,得到lnx≤-1+x,从而得到

    1

    lnn

    1

    n-1

    2

    (n-1)(n+1)

    =

    1

    n-1

    -

    1

    n+1

    (n>2)

    ,从而可证得结论.

    (Ⅰ)函数h(x)=lnx−

    1

    2ax2−3x−1.

    ∴h/(x)=

    1

    x−ax−3=

    −ax2−3x+1

    x<0在(0,+∞)上有解,

    即ax2+3x-1>0在(0,+∞)上有解,

    由ax2+3x-1>0得a>

    1−3x

    x2=(

    1

    x)2−3(

    1

    x).

    ∵当x>0,(

    1

    x)2−3(

    1

    x)≥−

    9

    4

    ∴a的范围是(−

    9

    4,+∞).…(4分)

    (Ⅱ)证明:构造函数φ(x)=xf(x)+yf(y)−(x+y)f(

    x+y

    2)(0<x<y).

    ∴ϕ/(x)=1+lnx−(1+ln

    x+y

    2)=ln

    2x

    x+y.

    ∵0<x<y,

    ∴ln

    2x

    x+y<0,即函数ϕ(x)在(0,y)上是减函数,且ϕ(y)=0.

    ∴ϕ(x)=xf(x)+yf(y)−(x+y)f(

    x+y

    2)>0,

    原不等式αf(α)+βf(β)>(α+β)f(

    α+β

    2)成立.…(8分)

    (Ⅲ)证明:∵logxe=

    1

    lnx,令m(x)=f(x)-x=lnx-x,

    ∴m/(x)=

    1

    x−1=

    1−x

    x

    ∴函数m(x)在(0,1)上递增,在(1,+∞)上递减,

    ∴m(x)≤m(1),即f(x)-x的最大值为-1. …(11分)

    由m(x)≤m(1)得lnx≤-1+x.

    1

    lnn>

    1

    n−1>

    2

    (n−1)(n+1)=

    1

    n−1−

    1

    n+1(n>2),…(12分)

    ∴log2e+log3e+log4e…+logne=

    1

    ln2+

    点评:

    本题考点: 数列与不等式的综合;利用导数研究函数的单调性;利用导数求闭区间上函数的最值;数列的函数特性.

    考点点评: 本题主要考查了利用导数求闭区间上函数的最值,以及利用导数研究函数的单调性和构造法的应用,同时考查了计算能力和转化的数学思想,属于难题.