已知函数f(x)=x-1-alnx,a>0.(Ⅰ)若对任意x∈(0,+∞),都有f(x)≥0恒成立,求实数a的取值集合

2024-12-31 12:12:04
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(Ⅰ)解:∵f(x)=x-1-alnx,a>0,
∴x>0,f(x)=1?

a
x

由f′(x)=0,得x=a.
x∈(0,a)时,f′(x)<0;x∈(a,+∞)时,f′(x)>0.
∴f(x)的减区间是(0,a),增区间是(a,+∞),
∴f(x)极小值=f(a)=a-1-alna.
∵对任意x∈(0,+∞),都有f(x)≥0恒成立,
∴f(x)极小值=f(a)=a-1-alna≥0.
∴a≥
1
1?lna

(Ⅱ)证明:设数列an=(1+
1
n
n,数列bn=(1+
1
n
n+1
lim
x→∞
(1+
1
x
)x=e
,得:
lim
n→∞
an
=e,
lim
n→∞
bn
=e.
因此只需证数列{an}单调递增且数列{bn}单调递减,
①证明数列{an}单调递增:
an=(1+
1
n
n(
(1+
1
n
)+(1+
1
n
)+…+(1+
1
n
)
n+1
)n+1

=(
n+2
n+1
)n+1
=an+1
∴数列{an}单调递增.
②证明数列{bn}单调递减:
bn=(1+
1
n
n+1=
1
(
n
n+1
)n+1

=
1
(1?
1
n+1
)n+1
( 令 t=-(n+1),换元 )
=(1+
1
t
t=at
由①得at关于t单调递增,而t=-(n+1)关于n单调递减,
由复合函数的单调性知,{bn}.
∴(1+
1
n
n<e<(1+
1
n
n+1(其中n∈N *,e为自然对数的底数).