已知函数f(x)=x(1+alnx)x−1(x>1).

1个回答

  • 解题思路:(1)求导数,利用g(x)=(x-l)2f′(x)在(1,+∞)是增函数,g′(x)=

    a(x−1)

    x

    ≥0,尽快求实数a的取值范围;

    (2)设g(b)=0,则b∈(3,4),再确定x=b时,f(x)min=f(b)=

    b(1+lnb)

    b−1

    ,即可求满足条件的正整数n的最大值;

    (3)先证明ln[1+(2n-1)(2n+1)]>2-[3/2]([1/2n−1]-[1/2n+1]),n取1,2,…,n再相加可得结论.

    (1)f′(x)=[ax−alnx−a−1

    (x−1)2,

    ∴g(x)=ax-alnx-a-1,

    由g′(x)=

    a(x−1)/x]≥0,得a≥0,又a=0时,g(x)=-1,函数不具有单调性,

    ∴a>0;

    (2)a=1时,g(x)=x-lnx-2,g(3)=3-ln3-2<0,g(4)=4-ln4-2>0,

    设g(b)=0,则b∈(3,4),

    ∴x∈(1,b)时,g(x)<0,x∈(b,+∞)时,g(x)>0,

    ∴x∈(1,b)时,f′(x)<0,x∈(b,+∞)时,f′(x)>0,

    ∴x=b时,f(x)min=f(b)=

    b(1+lnb)

    b−1,

    ∵g(b)=0,

    ∴b=lnb-2=0,即lnb=b-2,

    ∴f(b)=b∈(3,4),

    ∴n≤3,

    ∴满足条件的正整数n的最大值为3;

    (3)证明:由(2)知a=1时,f(x)>3恒成立,即

    x(1+lnx)

    x−1>3,

    ∴lnx>2-[3/x](x>1),

    令x=1+(2n-1)(2n+1),则

    ln[1+(2n-1)(2n+1)]>2-[3/2]([1/2n−1]-[1/2n+1]),

    n取1,2,…,n再相加可得:ln{(1+1×3)×(1+3×5)×…×[1+(2n-l)(2n+l)]}>2n-[3/2],

    ∴(1+1×3)×(1+3×5)×…×[1+(2n-l)(2n+l)]>e 2n−

    3

    2.

    点评:

    本题考点: 利用导数研究函数的极值;利用导数研究函数的单调性.

    考点点评: 本题考查导数知识的综合运用,考查函数的单调性与最值,考查不等式的证明,考查学生分析解决问题的能力,属于中档题.