已知函数f(x)=ln(ax)-x?ax(a≠0)(Ⅰ)求函数f(x)的单调区间及最值;(Ⅱ)求证:对于任意正整数
已知函数f(x)=ln(ax)-x?ax(a≠0)(Ⅰ)求函数f(x)的单调区间及最值;(Ⅱ)求证:对于任意正整数n,均有1+12+13+…+1n≥lnenn!(e为自然...
已知函数f(x)=ln(ax)-x?ax(a≠0)(Ⅰ)求函数f(x)的单调区间及最值;(Ⅱ)求证:对于任意正整数n,均有1+12+13+…+1n≥lnenn!(e为自然对数的底数);(Ⅲ)当a=1时,是否存在过点(1,-1)的直线与函数y=f(x)的图象相切?若存在,有多少条?若不存在,说明理由.
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(Ⅰ)解:由题意f′(x)=
.
当a>0时,函数f(x)的定义域为(0,+∞),
此时函数在(0,a)上是减函数,在(a,+∞)上是增函数,fmin(x)=f(a)=lna2,无最大值.(3分)
当a<0时,函数f(x)的定义域为(-∞,0),
此时函数在(-∞,a)上是减函数,在(a,0)上是增函数,fmin(x)=f(a)=lna2,无最大值.(5分)
(Ⅱ)证明:取a=1,由(1)知f(x)=lnx-
≥f(1)=0,
故
≥1-lnx=ln
,
取x=1,2,3,…,
则1+
+
+…+
≥ln
(e为自然对数的底数);(8分)
(Ⅲ)解:假设存在这样的切线,设其中一个切点T(x0,lnx0-
),
切线方程:y+1=
(x-1),将点T坐标代入得:lnx0-
=
,即lnx0+
-
-1=0,①
设g(x)=lnx+
-
-1,则g′(x)=
.(10分)
∵x>0,
∴g(x)在区间(0,1),(2,+∞)上是增函数,在区间(1,2)上是减函数,
故g(x)极大值=g(1)=1>0,g(x)极小值=g(2)=ln2+
>0.
又g(
x?a |
x2 |
当a>0时,函数f(x)的定义域为(0,+∞),
此时函数在(0,a)上是减函数,在(a,+∞)上是增函数,fmin(x)=f(a)=lna2,无最大值.(3分)
当a<0时,函数f(x)的定义域为(-∞,0),
此时函数在(-∞,a)上是减函数,在(a,0)上是增函数,fmin(x)=f(a)=lna2,无最大值.(5分)
(Ⅱ)证明:取a=1,由(1)知f(x)=lnx-
x?1 |
x |
故
1 |
x |
e |
x |
取x=1,2,3,…,
则1+
1 |
2 |
1 |
3 |
1 |
n |
en |
n! |
(Ⅲ)解:假设存在这样的切线,设其中一个切点T(x0,lnx0-
x0?1 |
x0 |
切线方程:y+1=
x0?1 |
x02 |
x0?1 |
x0 |
x0?1 |
x02 |
3 |
x0 |
2 |
x02 |
设g(x)=lnx+
3 |
x |
2 |
x2 |
(x?1)(x?2) |
x3 |
∵x>0,
∴g(x)在区间(0,1),(2,+∞)上是增函数,在区间(1,2)上是减函数,
故g(x)极大值=g(1)=1>0,g(x)极小值=g(2)=ln2+
1 |
4 |
又g(
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