问题 解答题
已知函数f(x)=
1+ln(x+1)
x
(x>0)

(Ⅰ)函数f(x)在区间(0,+∞)上是增函数还是减函数?证明你的结论;
(Ⅱ)当x>0时,f(x)>
k
x+1
恒成立,求整数k的最大值;
(Ⅲ)试证明:(1+1•2)•(1+2•3)•(1+3•4)•…•(1+n(n+1))>e2n-3
答案

(Ⅰ)由题x>0,f′(x)=-

[
1
x+1
+ln(x+1)]
x2
<0,…(2分)

故f(x)在区间(0,+∞)上是减函数;…(3分)

(Ⅱ)当x>0时,f(x)>

k
x+1
恒成立,即k<
x+1
x
[1+ln(x+1)]
在(0,+∞)上恒成立,

h(x)=

x+1
x
[1+ln(x+1)],则h′(x)=
x-1-ln(x+1)
x2
,…(5分)

再取g(x)=x-1-ln(x+1),则g′(x)=1-

1
x+1
=
x
x+1
>0,

故g(x)在(0,+∞)上单调递增,

而g(1)=-ln2<0,g(2)=1-ln3<0,g(3)=2-2ln2>0,…(7分)

故g(x)=0在(0,+∞)上存在唯一实数根a∈(2,3),a-1-ln(a+1)=0,

故x∈(0,a)时,g(x)<0;x∈(a,+∞)时,g(x)>0,

h(x)min=

a+1
a
[1+ln(a+1)]=a+1∈(3,4),k≤3,故kmax=3…(8分)

(Ⅲ)证明:由(Ⅱ)知:

1+ln(x+1)
x
3
x+1
(x>0),∴ln(x+1)>
3x
x+1
-1=2-
3
x+1
>2-
3
x

x=n(n+1),ln[1+n(n+1)]>2-

3
n(n+1)
=2-3(
1
n
-
1
n+1
),…(10分)

又ln[(1+1•2)•(1+2•3)•(1+3•4)•…•(1+n(n+1))]=ln(1+1×2)+ln(1+2×3)+…+ln(1+n×(n+1))>2n-3[(1-

1
2
)+(
1
2
-
1
3
)+…+(
1
n
-
1
n+1
)]=2n-3(1-
1
n+1
)=2n-3+
3
n+1
>2n-3

即:(1+1•2)•(1+2•3)•(1+3•4)•…•[1+n(n+1)]>e2n-3…(14分)

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