已知函数f(x)=xlnx-2x+a,其中a∈R.

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  • 解题思路:(1)利用导数求出函数的极值,然后求f(x)的单调区间;

    (2)若方程f(x)=0没有实根,由(1)可得f(x)在x=e处取得极小值,且f(x)=0没有实根,即可求a的取值范围;

    (3)方法一:利用∀x>0,xlnx>2x-3恒成立,即可证明ln1+2ln2+3ln3+…+nlnn>(n-1)2

    方法二:利用数学归纳法验证n=2成立,然后通过假设,证明n=k+1不等式也成立即可.

    (1)由题意可知:f'(x)=lnx-1,令f'(x)=0,得x=e,(1分)

    则当x∈(0,e)时,f′(x)<0,f(x)单调递减;(2分)

    当x∈(e,+∞)时,f′(x)>0,f(x)单调递增(4分)

    (2)由(1)可得f(x)在x=e处取得极小值,且f(x)=0没有实根,(6分)

    则minf(x)=f(e)>0,即a-e>0,解得:a>e(8分)

    (3)方法1:由(2)得,令a=3>e,f(x)=xlnx-2x+3>0成立,

    则∀x>0,xlnx>2x-3恒成立(10分)

    故ln1+2ln2+3ln3++nlnn=2ln2+3ln3++nlnn>(2•2-3)+(2•3-3)+(2•4-3)++(2•n-3)=2•

    (n+2)(n−1)

    2−3(n−1)=(n-1)2,即得证.(14分)

    方法2:数学归纳法

    (1)当n=2(2)时,ln1+2ln2>12(3)成立;

    (4)当n=k(5)时,ln1+2ln2+3ln3++klnk>(k-1)2(6)成立,

    当n=k+1时,ln1+2ln2+3ln3++klnk+(k+1)ln(k+1)>(k-1)2+(k+1)ln(k+1)

    同理令a=3>e,xlnx>2x-3,即(k+1)ln(k+1)>2(k+1)-3,(10分)

    则(k-1)2+(k+1)ln(k+1)>(k-1)2+2(k+1)-3=k2,(12分)

    故ln1+2ln2+3ln3++klnk+(k+1)ln(k+1)>k2

    即ln1+2ln2+3ln3++klnk>(k-1)2对n=k+1也成立,

    综合(1)(2)得:∀n≥2,ln1+2ln2+3ln3++nlnn>(n-1)2恒成立.(14分)

    点评:

    本题考点: 不等式的综合;利用导数研究函数的单调性;数学归纳法.

    考点点评: 本题是中档题,考查函数的导数的应用,不等式的综合应用,数学归纳法的应用,考查计算能力,转化思想的应用.