问题
解答题
已知函数f(x)=
(1)试判断函数f(x)的单调性; (2)设m>0,求f(x)在[m,2m]上的最大值; (3)试证明:对∀n∈N*,不等式ln(
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答案
(1)函数f(x)的定义域是:(0,+∞)
由已知f′(x)=1-lnx x2
令f′(x)=0得,1-lnx=0,∴x=e
∵当0<x<e时,f′(x)=
>0,1-lnx x2
当x>e时,f′(x)=
<01-lnx x2
∴函数f(x)在(0,e]上单调递增,在[e,+∞)上单调递减,
(2)由(1)知函数f(x)在(0,e]上单调递增,在[e,+∞)上单调递减
故①当0<2m≤e即0<m≤
时,f(x)在[m,2m]上单调递增e 2
∴f(x)max=f(2m)=
-1,ln(2m) 2m
②当m≥e时,f(x)在[m,2m]上单调递减
∴f(x)max=f(m)=
-1,lnm m
③当m<e<2m,即
<m<e时e 2
∴f(x)max=f(e)=
-1.1 e
(3)由(1)知,当x∈(0,+∞)时,f(x)max=f(e)=
-1,1 e
∴在(0,+∞)上恒有f(x)=
-1≤lnx x
-1,1 e
即
≤lnx x
且当x=e时“=”成立,1 e
∴对∀x∈(0,+∞)恒有lnx≤
x,1 e
∵
>0,1+n n
≠e,1+n n
∴ln
<1+n n
•1 e
⇒ln(1+n n
)e<1+n n 1+n n
即对∀n∈N*,不等式ln(
)e<1+n n
恒成立.1+n n