已知函数f(x)=1(1−x)n+aln(x−1),其中n∈N*,a为常数.
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解题思路:(1)欲求:“当n=2时,

f(x)=

1

(1−x)

2

+aln(x−1)

”的极值,利用导数,求其导函数的零点及单调性进行判断即可;

(2)欲证:“f(x)≤x-1”,令

g(x)=x−1−

1

(1−x)

n

−ln(x−1)

,利用导函数的单调性,只要证明函数f(x)的最大值是x-1即可.

(Ⅰ)由已知得函数f(x)的定义域为{x|x>1},

当n=2时,f(x)=

1

(1−x)2+aln(x−1),所以f′(x)=

2−a(1−x)2

(1−x)3.

(1)当a>0时,由f'(x)=0得x1=1+

2

a>1,x2=1−

2

a<1,

此时f′(x)=

−a(x−x1)(x−x2)

(1−x)3.

当x∈(1,x1)时,f'(x)<0,f(x)单调递减;

当x∈(x1,+∞)时,f'(x)>0,f(x)单调递增.

(2)当a≤0时,f'(x)<0恒成立,所以f(x)无极值.

综上所述,n=2时,

当a>0时,f(x)在x=1+

2

a处取得极小值,极小值为f(1+

2

a)=

a

2(1+ln

2

a).

当a≤0时,f(x)无极值.

(Ⅱ)证法一:因为a=1,所以f(x)=

1

(1−x)n+ln(x−1).

当n为偶数时,

令g(x)=x−1−

1

(1−x)n−ln(x−1),

则g′(x)=1+

n

(x−1)n+1−

1

x−1=

x−2

x−1+

n

(x−1)n+1>0(x≥2).

所以当x∈[2,+∞)时,g(x)单调递增,

又g(2)=0,

因此g(x)=x−1−

1

(x−1)n−ln(x−1)≥g(2)=0恒成立,

所以f(x)≤x-1成立.

当n为奇数时,要证f(x)≤x-1,由于

1

(1−x)n<0,所以只需证ln(x-1)≤x-1,

令h(x)=x-1-ln(x-1),

则h′(x)=1−

1

x−1=

x−2

x−1≥0(x≥2),

所以当x∈[2,+∞)时,h(x)=x-1-ln(x-1)单调递增,又h(2)=1>0,

所以当x≥2时,恒有h(x)>0,即ln(x-1)<x-1命题成立.

综上所述,结论成立.

证法二:当a=1时,f(x)=

1

(1−x)n+ln(x−1).

当x≥2时,对任意的正整数n,恒有

1

(1−x)n≤1,

故只需证明1+ln(x-1)≤x-1.

令h(x)=x-1-(1+ln(x-1))=x-2-ln(x-1),x∈[2,+∞),

则h′(x)=1−

1

x−1=

x−2

x−1,

当x≥2时,h'(x)≥0,故h(x)在[2,+∞)上单调递增,

因此当x≥2时,h(x)≥h(2)=0,即1+ln(x-1)≤x-1成立.

故当x≥2时,有

1

(1−x)n+ln(x−1)≤x−1.

即f(x)≤x-1.

点评:

本题考点: 利用导数研究函数的极值;函数恒成立问题.

考点点评: 本题主要考查函数的导数、不等式等知识,以及不等式的证明,同时考查逻辑推理能力.