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.