已知函数f(x)=xlnx,g(x)=x-1.
(Ⅰ)求函数f(x)的单调区间;
(Ⅱ)若对任意正实数x,不等式f(x)≥kg(x)恒成立,求实数k的值;
(Ⅲ)求证:2nlnn!≥(n-1)2(n∈N*).(其中n!=1×2×3×…×(n-1)×n)
(I)由题意可知:定义域:(0,+∞),f'(x)=lnx+1,令f'(x)=0,得x=
,(1分)1 e
则当x∈(0,
)时,f′(x)<0,f(x)单调递减;(2分)1 e
当x∈(
,+∞)时,f′(x)>0,f(x)单调递增(4分)1 e
(II)令h(x)=xlnx-kx+k,则h′(x)=1+lnx-k,
∴h(x)在(0,ek-1)上是减函数,在(ek-1,+∞)上是增函数,
∴h(x)≥h(ek-1)=k-ek-1,
由题意k-ek-1≥0,
令t(k)=k-ek-1,则t′(k)=1-ek-1,
∴t(k)在(0,1)上是增函数,在(1,+∞)上是减函数,
∴t(k)≤t(1)=0,
∴k-ek-1≤0,
∴k-ek-1=0,∴k=1.
(III)由(II)得,∀x>1,xlnx>x-1恒成立,∴lnx>
=1-x-1 x
,1 x
令x=k2(k∈N*,k≥2),则2lnk>1-
>1-1 k2
=1-(1 k(k-1)
-1 k-1
),1 k
取k=2,3,…,n-1,n.并累加得:2lnn!>(n-1)-(1-
)=1 n
,(n-1)2 n
∴2nlnn!>(n-1)2
又当n=1时,2nlnn!=(n-1)2
∴2nlnn!≥(n-1)2(n∈N*).