已知函数f(x)=[1+lnx/x].

3个回答

  • 解题思路:(1)f′(x)=

    -

    lnx

    x

    2

    ,由于当0<x<1时,f′(x)>0;当1<x时,f′(x)<0.又f′(1)=0,即可得出函数f(x)在x=1时取得极大值,

    由于函数在区间(a,a+[1/2])上存在极值,其中a>0,可得

    a<1<a+

    1

    2

    ,即可得出.

    (2)不等式f(x)≥[k/x+1],即

    (x+1)(1+lnx)

    x

    ≥k

    .令g(x)=

    (x+1)(1+lnx)

    x

    ,利用导数研究其单调性极值与最值即可得出.

    (3)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)

    ,利用“裂项求和”即可得出.

    (1)f′(x)=-

    lnx

    x2,

    ∴当0<x<1时,f′(x)>0,此时函数f(x)单调递增;当1<x时,f′(x)<0,此时函数f(x)单调递减.

    又f′(1)=0,∴函数f(x)在x=1时取得极大值,

    ∵函数在区间(a,a+[1/2])上存在极值,其中a>0,

    ∴a<1<a+

    1

    2,解得[1/2<a<1.

    ∴实数a的取值范围是(

    1

    2,1).

    (2)不等式f(x)≥

    k

    x+1],即

    (x+1)(1+lnx)

    x≥k.

    令g(x)=

    (x+1)(1+lnx)

    x,g′(x)=[x-lnx

    x2,

    令h(x)=x-lnx,

    ∵x≥1,h′(x)=1-

    1/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,∴k≤2.

    (3)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),

    ∴ln[n(n+1)]>1-2(

    1

    n-

    1

    n+1),

    ∴ln(1×2)>1-

    2

    1×2,

    ln(2×3)>1-

    2

    2×3,

    ln(3×4)>1-

    2

    3×4,

    …,

    lnn-ln(n+1)>1-2(

    1

    n-

    1

    n+1),

    叠加得:ln[1×22×32×…×n2(n+1)]>n-2(1-

    1

    n+1)>n-2+[2/n+1]>n-2.

    ∴1×22×32×…×n2×(n+1)>en-2

    ∴[(n+1)!]2>(n+1).en-2(n∈N*).

    点评:

    本题考点: A:导数在最大值、最小值问题中的应用 B:函数恒成立问题 C:利用导数研究函数的极值

    考点点评: 本题考查了利用导数研究函数的单调性极值与最值、“裂项求和”、对数的运算性质,考查了恒成立问题的等价转化方法,考查了推理能力与计算能力,属于难题.