问题 解答题
(1)讨论函数f(x)=
lnx
x2
(x∈[e-1,e])的图象与直线y=k的交点个数.
(2)求证:对任意的n∈N*,不等式
ln1
14
+
ln2
24
+
ln3
34
+…+
lnn
n4
1
2e
总成立.
答案

(1)由题意得:f′(x)=

1-2lnx
x3
.令f'(x)=0,得x=
e

x∈(e-1

e
)时,f'(x)>0,故函数f(x)在[e-1
e
]
上递增;

x∈(

e
,e)时,f'(x)<0,故函数f(x)在[
e
,e]
上递减.

又因为f(e-1)=-e2f(

e
)=
1
2e
f(e)=
1
e2
,所以当k>
1
2e
或k<-e2时,没有交点;

k=

1
2e
-e2≤k<
1
e2
时,有唯一的交点;当
1
e2
≤k<
1
2e
时,有两个交点.

(2)证明:由(1)知函数f(x)在(0,

e
)上递增,在(
e
,+∞)
上递减,

故f(x)在(0,+∞)上的最大值为

1
2e

即对x∈(0,+∞)均有

lnx
x2
1
2e
,故
lnx
x4
=
lnx
x2
1
x2
1
2e
1
x2

当n=1时,结论显然成立;当n≥2时,有

ln1
14
+
ln2
24
+
ln3
34
+…+
lnn
n4
  

=0+

ln2
22
1
22
+
ln3
32
1
32
+…+
lnn
n2
1
n2
1
2e
(
1
22
+
1
32
+…+
1
n2
)
 

1
2e
(
1
1×2
+
1
2×3
+…+
1
(n-1)•n
)=
1
2e
(
1
1
-
1
2
+
1
2
-
1
3
+…+
1
(n-1)
-
1
n
)
 

=

1
2e
(
1
1
-
1
n
)<
1
2e

综上可知,对任意的n∈N*,不等式

ln1
14
+
ln2
24
+
ln3
34
+…+
lnn
n4
1
2e
成立.

单项选择题
单项选择题