解题思路:(1)求导函数,根据函数的定义域,即可确定函数的单调性;
(2)如果当x≥1时,不等式
f(x)≥
k
x+1
恒成立,把k分离出来,再利用导数法确定函数的单调性,再求出函数最值即可;
(3)由(2)可得
lnx≥
x−1
x+1
=1−
2
x+1
>1−
2
x
,令x=n(n+1),则
ln[n(n+1)]>1−
2
n(n+1)
,写出n个式子,叠加即可证明结论.
(1)求导函数,可得f′(x)=
1−(1+lnx)
x2=[−lnx
x2
∵x≥1,∴lnx≥0,∴f′(x)≤0,
∴函数f(x)在[1,+∞)上单调减
∴函数f(x)的单调减区间是[1,+∞).
(2)不等式f(x)≥
k/x+1],即为
(x+1)(1+lnx)
x≥k,记g(x)=
(x+1)(1+lnx)
x,
所以g′(x)=
[(x+1)(1+lnx)]′x−(x+1)(1+lnx)
x2=
x−lnx
x2,
令h(x)=x-lnx,则h′(x)=1−
1
x,
∵x≥1,∴h′(x)≥0.
∴h(x)在[1,+∞)上单调递增,∴[h(x)]min=h(1)=1>0,
从而g′(x)>0
故g(x)在[1,+∞)上也单调递增,
∴[g(x)]min=g(1)=2,所以k≤2
(3)证明:由(2)知:f(x)>
2
x+1恒成立,即lnx≥
x−1
x+1=1−
2
x+1>1−
2
x,
令x=n(n+1),则ln[n(n+1)]>1−
2
n(n+1),
所以ln(1×2)>1−
2
1×2,ln(2×3)>1−
2
2×3,ln(3×4)>1−
2
3×4,…,ln[n(n+1)]>1−
2
n(n+1).
叠加得:ln[1×22×32×…×n2×(n+1)]=n−2(1−
1
n+1)>n−2+
1
n+1>n−2
则1×22×32×…×n2×(n+1)>en-2,
所以[(n+1)!]2>(n+1)•en-2,(n∈N*).
点评:
本题考点: 函数恒成立问题;函数单调性的判断与证明;对数函数的单调性与特殊点.
考点点评: 本题考查应用导数研究函数的极值最值问题,考查不等式的证明,有关恒成立的问题一般采取分离参数,转化为求函数的最值问题,体现了转化的思想方法.