已知函数f(x)=lnx,g(x)=
(1)设h(x)=f(x+1)-g′(x)(其中g′(x)是g(x)的导函数),求h(x)的最大值; (2)证明:当0<b<a时,求证:f(a+b)-f(2b)<
(3)设k∈Z,当x>1时,不等式k(x-1)<xf(x)+3g′(x)+4恒成立,求k的最大值. |
(1)h(x)=f(x+1)-g′(x)=ln(x+1)-x+2,x>-1,
所以 h′(x)=
-1=1 x+1
.-x x+1
当-1<x<0时,h′(x)>0;当x>0时,h′(x)<0.
因此,h′(x)在(-1,0)上单调递增,在(0,+∞)上单调递减.
因此,当x=0时h(x)取得最大值h(0)=2;
(2)证明:当0<b<a时,-1<
<0,b-a 2a
由(1)知:当-1<x<0时,h(x)<2,即ln(x+1)<x.
因此,有f(a+b)-f(2a)=ln
=ln(1+b+a 2a
)<b-a 2a
.b-a 2a
(3)不等式k(x-1)<xf(x)+3g′(x)+4化为k<
+2xlnx+x x-1
所以k<
+2对任意x>1恒成立.xlnx+x x-1
令g(x)=
+2,则g′(x)=xlnx+x x-1
,x-lnx-2 (x-1)2
令h(x)=x-lnx-2(x>1),则 h′(x)=1-
=1 x
>0,x-1 x
所以函数h(x)在(1,+∞)上单调递增.
因为h(3)=1-ln3<0,h(4)=2-2ln2>0,
所以方程h(x)=0在(1,+∞)上存在唯一实根x0,且满足x0∈(3,4).
当1<x<x0时,h(x)<0,即g′(x)<0,当x>x0时,h(x)>0,即g′(x)>0,
所以函数g(x)=
+2在(1,x0),上单调递减,在(x0,+∞)上单调递增.xlnx+x x-1
所以[g(x)]min=g(x0)=
+2=x0 (1+lnx0) x0-1
+2=x0+2∈(5,6).x0 (1+x0-2) x0-1
所以k<[g(x)]min=x0+2∈(5,6).
故整数k的最大值是5.