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.