问题 解答题
已知函数f(x)=lnx,g(x)=
1
2
x2-2x
(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)设k∈Z,当x>1时,不等式k(x-l)<xf (x)+3g′(x)+4恒成立,求k的最大值.
答案

(1)h(x)=f(x+1)-g′(x)=ln(x+1)-x+2,(x>-1)

所以h′(x)=

1
x+1
-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.

故当x=0时,h(x)取得最大值h(0)=2.

(2)∵xf(x)+3g′(x)+4=xlnx+3(x-2)+4=xlnx+3x-2,

∴当x>1时,不等式k(x-1)<xf(x)+3g′(x)+4可化为

k<

xlnx+3x-2
x-1
=
xlnx+x
x-1
+2
,所以不等式转化为k<
xlnx+x
x-1
+2
对任意x>1恒成立.

令p(x)=

xlnx+x
x-1
+2,则p′(x)=
x-lnx-2
(x-1)2
,令r(x)=x-lnx-2(x>1),则r′(x)=1-
1
x
=
x-1
x
>0

所以r(x)在(1,+∞)上单调递增.因为r(3)=3-ln3-2=1-ln3<0,r(4)=4-ln4-2=2-2ln2>0,

所以r(x)=0在(1,+∞)上存在唯一实根x0,且满足x0∈(3,4),

当1<x<x0时,r(x)<0,即p′(x)<0;当x>x0时,r(x)>0,即p′(x)>0.

所以函数p(x)=

xlnx+x
x-1
+2在(1,x0)上单调递减,在(x0,+∞)上单调递增,又r(x0)=x0-lnx0-2=0,所以lnx0=x0-2.

所以[p(x)]min=p(x0)=

x0lnx0+x0
x0-1
+2=
x0(lnx0+1)
x0-1
+2
=
x0(x0-2+1)
x0-1
+2
=x0+2∈(5,6),

所以k<[p(x)]min=x0+2∈(5,6)

故整数k的最大值是5.

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