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已知函数 f(x)=ln⁡(1−x)+asin⁡x.

  1. 若 f(x)<0 对任意的 x∈(0,1) 恒成立,求 a 的取值范围;
  2. 证明:12cos⁡12+13cos⁡13+⋯+1ncos⁡1n<ln⁡n(n∈N∗,n≥2).
解答

  1. 解 当 a≤1,f(x)≤ln⁡(1−x)+sin⁡x=g(x),则 g′(x)=cos⁡x−11−x<cos⁡x−1<0,则 g(x)<g(0)=0,满足题意;当 a>1,f′(x)=acos⁡x−11−x,f″(x)=−asin⁡x−1(x−1)2<0,而 f′(0),f′(1−1a)>0,故 f(x) 在 (0,1−1a) 上单增,与题意不符;综上 a≤1.
  2. 证明 由于ln⁡nn−1=−ln⁡n−1n≥−n−1n+1=1n>1ncos⁡1n,累加即可得证.