(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<
(3)当m>n>1(m,n∈Z)时,证明:(nmm)n>(mnn)m. |
(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
,则g′(x)=x+xlnx x-1
…(6分)x-2-lnx (x-1)2
设h(x)=x-2-lnx,则h′(x)=1-
>0,h(x)在(1,+∞)上是增函数…(8分)1 x
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…(13分)x0+x0lnx0 x0-1
所以k<x0∈(3,4),k的最大值为3…(14分).
(3)证明:要证(nmm)n>(mnn)m,即要证nlnn+mnlnm>mlnm+mnlnn…(6分),
即证n(1-m)lnn>m(1-n)lnm,
<nlnn n-1
…(8分),mlnm m-1
设ϕ(x)=
,x>1…(9分),则ϕ/(x)=xlnx x-1
…(10分)x-1-lnx (x-1)2
设g(x)=x-1-lnx,则ϕ ′(x)=
…(11分),g(x)在(1,+∞0)上为增函数…(12分),x-1-lnx (x-1)2
∀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(nmm)n>(mnn)m…(14分)