已知函数f(x)=a(x-1)2+x-1,g(x)=lnx.(Ⅰ)若a=1,求F(x)=g(x)-f(x)在(0,+∞)上的最小
已知函数f(x)=a(x-1)2+x-1,g(x)=lnx.(Ⅰ)若a=1,求F(x)=g(x)-f(x)在(0,+∞)上的最小值;(Ⅱ)证明:对任意的正整数n,不等式2...
已知函数f(x)=a(x-1)2+x-1,g(x)=lnx.(Ⅰ)若a=1,求F(x)=g(x)-f(x)在(0,+∞)上的最小值;(Ⅱ)证明:对任意的正整数n,不等式2+34+49+…+n+1n>ln(n+1)都成立;(Ⅲ)是否存在实数a(a>0),使得方程2g(x)x=f′(x+1)-(4a-1)在区间(1e,e)内有且只有两个不相等的实数根?若存在,请求出a的取值范围;若不存在,请说明理由.
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(Ⅰ)解:a=1时,f(x)=x2-x,
F(x)=lnx-x2+x,F′(x)=-
,由F′(x)=0得x1=-
,x2=1,
∵x∈(0,+∞),
∴x∈(0,1)时,F(x)递减,x∈(1,+∞)时,F(x)递增,
则x=1为极小值点,也为最小值点,
故F(x)min=F(1)=0.
(Ⅱ)证明:由(Ⅰ)知lnx≤x2-x,令x=
>1,
ln
<(
)2-
=
,
即ln(i+1)-lni<
,
故
[ln(i+1)-lni]<2+
+
+…+
,
即有不等式2+
+
+…+
>ln(n+1)恒成立;
(Ⅲ)解:假设存在实数a(a>0),使得方程
=f′(x+1)-(4a-1)在区间(
,e)内有且只有两个不相等的实数根.
将方程
=f′(x+1)-(4a-1)整理得ax2+(1-2a)x-lnx=0,
设H(x)=ax2+(1-2a)x-lnx,由已知可转化为H(x)在(
,e)内有且只有两个零点,
所以H′(x)=2ax+1-2a-
=
令H′(x)=0,a>0,解得x1=1,x2=-
(舍去),
当x∈(0,1),H′(x)<0,H(x)单调递减,x∈(1,+∞),H(x)单调递增.
故H(x)在(
,e)内有且只有两个零点,只需
F(x)=lnx-x2+x,F′(x)=-
(2x+1)(x?1) |
x |
1 |
2 |
∵x∈(0,+∞),
∴x∈(0,1)时,F(x)递减,x∈(1,+∞)时,F(x)递增,
则x=1为极小值点,也为最小值点,
故F(x)min=F(1)=0.
(Ⅱ)证明:由(Ⅰ)知lnx≤x2-x,令x=
i+1 |
i |
ln
i+1 |
i |
i+1 |
i |
i+1 |
i |
i+1 |
i2 |
即ln(i+1)-lni<
i+1 |
i2 |
故
n |
i=1 |
3 |
4 |
4 |
9 |
n+1 |
n2 |
即有不等式2+
3 |
4 |
4 |
9 |
n+1 |
n |
(Ⅲ)解:假设存在实数a(a>0),使得方程
2g(x) |
x |
1 |
e |
将方程
2g(x) |
x |
设H(x)=ax2+(1-2a)x-lnx,由已知可转化为H(x)在(
1 |
e |
所以H′(x)=2ax+1-2a-
1 |
x |
(2ax+1)(x?1) |
x |
令H′(x)=0,a>0,解得x1=1,x2=-
1 |
2a |
当x∈(0,1),H′(x)<0,H(x)单调递减,x∈(1,+∞),H(x)单调递增.
故H(x)在(
1 |
e |