已知函数f(x)=1x−alnx.(a∈R)

1个回答

  • 解题思路:(1)利用导数与函数单调性的关系即可得出;

    (2)利用导数研究其单调性,对分类讨论即可得出;

    (3)对已知两边去对数得到:

    (1+

    1

    n

    )

    n+1

    >e⇔(n+1)ln(1+

    1

    n

    )>1⇔ln(1+

    1

    n

    )>

    1

    n+1

    ,令

    1+

    1

    n

    =x

    ,(1<x≤2)通过换元,只需证lnx>1-[1/x](1<x≤2),利用(1)的结论即可得出.

    (1)当a=-1时,f(x)=

    1

    x+lnx,x∈(0,+∞),

    则f′(x)=−

    1

    x2+

    1

    x=

    x−1

    x2,

    ∵当0<x<1时,f'(x)<0,当x>1时,f'(x)>0.

    ∴函数f(x)在(0,1)上单调递减,在(1,+∞)上单调递增.

    (2)∵f′(x)=−

    1

    x2−

    a

    x=−

    ax+1

    x2,

    ①当a≥0时,∵x∈(0,e],∴ax+1>0⇒f'(x)<0,

    函数f(x)在(0,e]上单调递减,∴f(x)min=f(e)=

    1

    e−a.

    ②当a<0时,令f'(x)=0得x=−

    1

    a,

    当−

    1

    a<e,即a<−

    1

    e时,对x∈(0,−

    1

    a),有f'(x)<0;即函数f(x)在(0,−

    1

    a)上单调递减;

    对x∈(−

    1

    a,e],有f'(x)>0,即函数f(x)在(−

    1

    a,e]上单调递增;

    ∴f(x)min=f(−

    1

    a)=−a−aln(−

    1

    a);

    当−

    1

    a≥e,即a≥−

    1

    e时,对x∈(0,e]有f'(x)<0,即函数f(x)在(0,e]上单调递减;

    ∴f(x)min=f(e)=

    1

    e−a;

    综上得f(x)min=

    1

    e−a(a≥−

    1

    e)

    −a−aln(−a)(a<−

    1

    e)

    (3)证明:(1+

    1

    n)n+1>e⇔(n+1)ln(1+

    1

    n)>1⇔ln(1+

    1

    n)>

    1

    n+1,

    令1+

    1

    n=x,(1<x≤2),则[1/n+1=1−

    1

    x],

    ∴要证ln(1+

    1

    n)>

    1

    n+1只需证lnx>1−

    1

    x(1<x≤2),

    由(1)知当a=-1时,f(x)min=f(1)

    ∴f(x)=

    1

    x+lnx≥f(1)=1,即lnx≥1−

    1

    x,

    ∵1<x≤2,∴上式取不到等号,即lnx>1−

    1

    x,

    ∴(1+

    1

    n)n+1>e.

    点评:

    本题考点: 导数在最大值、最小值问题中的应用;利用导数研究函数的单调性;利用导数求闭区间上函数的最值.

    考点点评: 本题考查了利用导研究函数的单调性、分类讨论、恒成立问题的等价转化、换元法等基础知识与基本技能方法,属于难题.