Question

【題目】已知函數(shù)f（x）= （x＞0）．
（1）試判斷函數(shù)f（x）在（0，+∞）上單調(diào)性并證明你的結(jié)論；
（2）若f（x）＞ 恒成立，求整數(shù)k的最大值；
（3）求證：（1+1×2）（1+2×3）…[1+n（n+1）]＞e2n﹣3 ．

Answer 1

【答案】
（1）解：∵f（x）= （x＞0），

∴f′（x）= [ ]= [ ]

∵x＞0，∴x2＞0， ，ln（x+1）＞0，∴f′（x）＜0，

∴函數(shù)f（x）在（0，+∞）上是減函數(shù)

（2）解：f（x）＞ 恒成立，即h（x）= ＞k恒成立，

即h（x）的最小值大于k．

而h′（x）= ，令g（x）=x﹣1﹣ln（x+1）（x＞0），

則g′（x）= ，∴g（x）在（0，+∞）上單調(diào)遞增，

又g（2）=1﹣ln3＜0，g（3）=2﹣2ln2＞0，

∴g（x）=0存在唯一實(shí)根a，且滿足a∈（2，3），a=1+ln（a+1）

當(dāng)x＞a時(shí)，g（x）＞0，h′（x）＞0，當(dāng)0＜x＜a時(shí)，g（x）＜0，h′（x）＜0，

∴h（x）min=h（a）= =a+1∈（3，4）

故正整數(shù)k的最大值是3

（3）證明：由（Ⅱ）知 （x＞0）

∴l(xiāng)n（x+1）＞ ﹣1=2﹣ ＞2﹣

令x=n（n+1）（n∈N*），則ln[1+n（n+1）]＞2﹣ ，

∴l(xiāng)n（1+1×2）+ln（1+2×3）+…+ln[1+n（n+1）]

＞（2﹣ ）+（2﹣ ）+…+[2﹣ ]

=2n﹣3[ ]

=2n﹣3（1﹣ ）=2n﹣3+ ＞2n﹣3

∴（1+1×2）（1+2×3）…[1+n（n+1）]＞e2n﹣3

【解析】（1）對(duì)函數(shù)f（x）求導(dǎo)數(shù)，可判f′（x）＜0，進(jìn)而可得單調(diào)性；（2）問題轉(zhuǎn)化為h（x）= ＞k恒成立，通過(guò)構(gòu)造函數(shù)可得h（x）min∈（3，4），進(jìn)而可得k值；（3）由（2）知 （x＞0），可得ln（x+1）＞2﹣ ，令x=n（n+1）（n∈N*），一系列式子相加，由裂項(xiàng)相消法可得ln（1+1×2）+ln（1+2×3）+…+ln[1+n（n+1）]＞2n﹣3，進(jìn)而可得答案．
【考點(diǎn)精析】利用利用導(dǎo)數(shù)研究函數(shù)的單調(diào)性和數(shù)列的前n項(xiàng)和對(duì)題目進(jìn)行判斷即可得到答案，需要熟知一般的,函數(shù)的單調(diào)性與其導(dǎo)數(shù)的正負(fù)有如下關(guān)系： 在某個(gè)區(qū)間內(nèi)，(1)如果，那么函數(shù)在這個(gè)區(qū)間單調(diào)遞增；(2)如果，那么函數(shù)在這個(gè)區(qū)間單調(diào)遞減；數(shù)列{an}的前n項(xiàng)和sn與通項(xiàng)an的關(guān)系．