Question

已知函數(shù)g（x）=lnx+ax²+bx，函數(shù)g（x）的圖象在點(diǎn)（1，g（1））處的切線平行于x軸
（Ⅰ）確定a與b的關(guān)系
（Ⅱ）試討論函數(shù)g（x）的單調(diào)性
（Ⅲ）證明：對(duì)任意n∈N^*，都有l(wèi)n（1+n）＞

1

22

+

2

32

+

3

42

…+

n-1

n2

成立．

Answer 1

考點(diǎn)：利用導(dǎo)數(shù)研究曲線上某點(diǎn)切線方程,利用導(dǎo)數(shù)求閉區(qū)間上函數(shù)的最值

專題：計(jì)算題,證明題,分類討論,導(dǎo)數(shù)的綜合應(yīng)用

分析：（Ⅰ）求導(dǎo)得到g′（x），利用導(dǎo)數(shù)的幾何意義即可得出；
（Ⅱ）利用（Ⅰ）用a表示b，得到g′（x），通過(guò)對(duì)a分類討論即可得到其單調(diào)性；
（Ⅲ）由（Ⅱ）知當(dāng)a=1時(shí)，函數(shù)g（x）=lnx+x²-3x在（1，+∞）單調(diào)遞增，可得lnx+x²-3x≥g（1）=-2，即lnx≥-x²+3x-2=-（x-1）（x-2），令x=1+

1

n

，則ln（1+

1

n

）＞

1

n

-

1

n2

，利用“累加求和”及對(duì)數(shù)的運(yùn)算法則即可得出．

解答： 解：（Ⅰ）g（x）=lnx+ax²+bx，
則g′（x）=

1

x

+2ax+b，
由函數(shù)g（x）的圖象在點(diǎn)（1，g（1））處的切線平行于x軸，得
g′（1）=1+2a+b=0，則b=-2a-1；
（Ⅱ）由（Ⅰ）得g′（x）=

(2ax-1)(x-1)

x

，
∵函數(shù)g（x）的定義域?yàn)椋?，+∞），
∴①當(dāng)a≤0時(shí)，2ax-1＜0在（0，+∞）上恒成立，
由g′（x）＞0得0＜x＜1，由g′（x）＜0得x＞1，
即函數(shù)g（x）在（0，1）上單調(diào)遞增，在（1，+∞）單調(diào)遞減；
②當(dāng)a＞0時(shí)，令g′（x）=0得x=1或x=

1

2a

，
若

1

2a

＜1，即a＞

1

2

時(shí)，由g′（x）＞0得x＞1或0＜x＜

1

2a

，由g′（x）＜0得

1

2a

＜x＜1，
即函數(shù)g（x）在（0，

1

2a

），（1，+∞）上單調(diào)遞增，在（

1

2a

，1）單調(diào)遞減；
若

1

2a

＞1，即0＜a＜

1

2

時(shí)，由g′（x）＞0得x＞

1

2a

或0＜x＜1，由g′（x）＜0得1＜x＜

1

2a

，
即函數(shù)g（x）在（0，1），（

1

2a

，+∞）上單調(diào)遞增，在（1，

1

2a

）單調(diào)遞減；
若

1

2a

=1，即a=

1

2

時(shí)，在（0，+∞）上恒有g(shù)′（x）≥0，
即函數(shù)g（x）在（0，+∞）上單調(diào)遞增，
綜上得：當(dāng)a≤0時(shí)，函數(shù)g（x）在（0，1）上單調(diào)遞增，在（1，+∞）單調(diào)遞減；
當(dāng)0＜a＜

1

2

時(shí)，函數(shù)g（x）在（0，1）單調(diào)遞增，在（1，

1

2a

）單調(diào)遞減；在（

1

2a

，+∞）上單調(diào)遞增；
當(dāng)a=

1

2

時(shí)，函數(shù)g（x）在（0，+∞）上單調(diào)遞增，
當(dāng)a＞

1

2

時(shí)，函數(shù)g（x）在（0，

1

2a

）上單調(diào)遞增，在（

1

2a

，1）單調(diào)遞減；在（1，+∞）上單調(diào)遞增；
（Ⅲ）由（Ⅱ）知當(dāng)a=1時(shí)，函數(shù)g（x）=lnx+x²-3x在（1，+∞）單調(diào)遞增，
∴l(xiāng)nx+x²-3x≥g（1）=-2，即lnx≥-x²+3x-2=-（x-1）（x-2），
令x=1+

1

n

，則ln（1+

1

n

）＞

1

n

-

1

n2

，
∴l(xiāng)n（1+1）+ln（1+

1

2

）+…+ln（1+

1

n

）＞1-

1

12

+

1

2

-

1

22

+…+

1

n

-

1

n2

，
∴l(xiāng)n（1+n）＞

1

22

+

2

32

+

3

42

+…+

n-1

n2

．

點(diǎn)評(píng)：熟練掌握導(dǎo)數(shù)的幾何意義、分類討論、利用導(dǎo)數(shù)研究函數(shù)的單調(diào)性、善于利用已經(jīng)證明的結(jié)論、“累加求和”及對(duì)數(shù)的運(yùn)算法則、“分析法”、“構(gòu)造法”等是解題的關(guān)鍵．