问题 解答题
(注:本题第(2)(3)两问只需要解答一问,两问都答只计第(2)问得分)
已知函数f(x)=ax+xln|x+b|是奇函数,且图象在点(e,f(e))处的切线斜率为3(e为自然对数的底数).
(1)求实数a、b的值;
(2)若k∈Z,且k<
f(x)
x-1
对任意x>1恒成立,求k的最大值;
(3)当m>n>1(m,n∈Z)时,证明:(nmmn>(mnnm
答案

(1)∵函数f(x)=ax+xln|x+b|是奇函数,

∴f(-x)=-f(x),即a(-x)+(-x)ln|-x+b|=-(ax+xln|x+b|)…(2分),

∴ln|-x+b|=ln|x+b|,从而b=0…(3分),

此时f(x)=ax+xln|x|,f′(x)=a+1+ln|x|…(4分),

依题意f′(e)=a+2=3,所以a=1…(5分)

(2)当x>1时,设g(x)=

f(x)
x-1
=
x+xlnx
x-1
,则g′(x)=
x-2-lnx
(x-1)2
…(6分)

设h(x)=x-2-lnx,则h′(x)=1-

1
x
>0,h(x)在(1,+∞)上是增函数…(8分)

因为h(3)=1-ln3<0,h(4)=2-ln4>0,所以∃x0∈(3,4),使h(x0)=0…(10分),

x∈(1,x0)时,h(x)<0,g′(x)<0,即g(x)在(1,x0)上为减函数;同

理g(x)在(x0,+∞0)上为增函数…(12分),

从而g(x)的最小值为g(x0)=

x0+x0lnx0
x0-1
=x0…(13分)

所以k<x0∈(3,4),k的最大值为3…(14分).

(3)证明:要证(nmmn>(mnnm,即要证nlnn+mnlnm>mlnm+mnlnn…(6分),

即证n(1-m)lnn>m(1-n)lnm,

nlnn
n-1
mlnm
m-1
…(8分),

ϕ(x)=

xlnx
x-1
,x>1…(9分),则ϕ/(x)=
x-1-lnx
(x-1)2
…(10分)

设g(x)=x-1-lnx,则ϕ ′(x)=

x-1-lnx
(x-1)2
…(11分),g(x)在(1,+∞0)上为增函数…(12分),

∀x>1,g(x)>g(1)=1-1-ln1=0,从而ϕ′(x)>0,ϕ(x)在(1,+∞0)上为增函数…(13分),

因为m>n>1,所以ϕ(n)<ϕ(m),

nlnn
n-1
mlnm
m-1

所以(nmmn>(mnnm…(14分)

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