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设函数f(x)=(x+1)ln(x+1)-ax在x=0处取得极值.

来源:学生作业帮 编辑:搜搜考试网作业帮 分类:数学作业 时间:2024/06/25 18:01:09
设函数f(x)=(x+1)ln(x+1)-ax在x=0处取得极值.
(1)求a的值及函数f(x)的单调区间;
(2)证明对任意的正整数n,不等式nlnn≥(n-1)ln(n+1).
设函数f(x)=(x+1)ln(x+1)-ax在x=0处取得极值.
(1)∵f(x)=(x+1)ln(x+1)-ax,
∴f'(x)=ln(x+1)+1-a,
∵f(x)在x=0处取得极值,
∴f'(0)=0,∴a=1,
故f'(x)=ln(x+1),
当x+1>1,即x>0时,f'(x)>0,
当0<x+1<1,即-1<x<0时,f'(x)<0,
∴f(x)的增区间为(0,+∞),减区间为(-1,0).
(2)证明:当n=1时,左边=0,右边=0,0≥0成立;
当n=2时,左边=2ln2=ln4,右边=ln3,ln4≥ln3成立;
当n≥3时,原不等式等价于
lnn
n−1≥
ln(n+1)
n,
令g(x)=
lnx
x−1,(x≥3),
则g(x)=

x−1
x−lnx
(x−1)2,
当x≥3时,
x−1
x<1,lnx>1,

x−1
x−lnx<0,
从而g(x)<0,∴g(x)递减,
所以,当n-1>n≥3时,
有g(n-1)<g(n),

ln(n+1)
n<
lnn
n−1,
综上所述:对任意的正整数n,不等式nlnn≥(n-1)ln(n+1)都成立.