设函数f(x)=
(1)求f(x)的单调区间和极值; (2)是否存在实数a,使得关于x的不等式f(x)≥a的解集为(0,+∞)?若存在,求a的取值范围;若不存在,试说明理由. |
(Ⅰ)f′(x)=
-1 x(1+x)
-lnx (1+x)2
+1 x
=-1 x+1
.(2分)lnx (1+x)2
故当x∈(0,1)时,f'(x)>0,x∈(1,+∞)时,f'(x)<0.
所以f(x)在(0,1)单调递增,在(1,+∞)单调递减.(4分)
由此知f(x)在(0,+∞)的极大值为f(1)=ln2,没有极小值.(6分)
(Ⅱ)(ⅰ)当a≤0时,
由于f(x)=
=(1+x)ln(1+x)-xlnx 1+x
>0,ln(1+x)+x[ln(1+x)-lnx] 1+x
故关于x的不等式f(x)≥a的解集为(0,+∞).(10分)
(ⅱ)当a>0时,由f(x)=
+ln(1+lnx 1+x
)知f(2n)=1 x
+ln(1+ln2n 1+2n
),其中n为正整数,且有ln(1+1 2n
)<1 2n
⇔a 2
<e1 2n
-1⇔n>-log2(en 2
-1).(12分)n 2
又n≥2时,
=ln2n 1+2n
<nln2 1+(1+1)n
=nln2 n(n-1) 2
.2ln2 n-1
且
<2ln2 n-1
⇔n>a 2
+1.4ln2 n
取整数n0满足n0>-log2(e
-1),n0>n 2
+1,且n0≥2,4ln2 a
则f(2n0)=
+ln(1+n0ln2 1+2n0
)<1 2n0
+a 2
=a,a 2
即当a>0时,关于x的不等式f(x)≥a的解集不是(0,+∞).
综合(ⅰ)(ⅱ)知,存在a,使得关于x的不等式f(x)≥a的解集为(0,+∞),且a的取值范围为(-∞,0].