已知函数f(x)=lnx.(1)求函数g(x)=f(x+1)-x的最大值;(2)若对任意x>0,不等式f(x)≤ax≤x

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  • (1)∵f(x)=lnx,

    ∴g(x)=f(x+1)-x=ln(x+1)-x,x>-1,

    ∴g′(x)=

    1

    x+1?1=

    ?x

    x+1.

    当x∈(-1,0)时,g′(x)>0,∴g(x)在(-1,0)上单调递增;

    当x∈(0,+∞)时,g′(x)<0,则g(x)在(0,+∞)上单调递减,

    ∴g(x)在x=0处取得最大值g(0)=0.

    (2)∵对任意x>0,不等式f(x)≤ax≤x2+1恒成立,

    a≥

    lnx

    x

    a≤x+

    1

    x在x>0上恒成立,

    进一步转化为(

    lnx

    x)max≤a≤(x+

    1

    x)min,

    设h(x)=[lnx/x],则h′(x)=

    1?lnx

    x2,

    当x∈(1,e)时,h′(x)>0;当x∈(e,+∞)时,h′(x)<0,

    ∴h(x)≤

    1

    e.

    要使f(x)≤ax恒成立,必须a≥

    1

    e.

    另一方面,当x>0时,x+[1/x≥2,

    要使ax≤x2+1恒成立,必须a≤2,

    ∴满足条件的a的取值范围是[

    1

    e],2].

    (3)当x1>x2>0时,

    f(x1)?f(x2)

    x1?x2>

    2x2

    x21+

    x22等价于ln

    x1

    x2>

    2?

    x1

    x2?2

    (

    x1

    x2)2+1 .

    令t=

    x1

    x2,设u(t)=lnt-

    2t?2

    t2+1,t>1

    则u′(t)=

    (t2?1)(t+1)2

    t(t2+1)2>0,

    ∴u(t)在(1,+∞)上单调递增,

    ∴u(t)>u(1)=0,

    f(x1)?f(x2)

    x1?x2>

    2x2

    x21+

    x22.