问题 解答题
设函数f(x)定义在(0,+∞)上,f(1)=0,导函数f′(x)=
1
x
,g(x)=f(x)+f′(x).
(Ⅰ)求g(x)的单调区间和最小值;
(Ⅱ)讨论g(x)与g(
1
x
)
的大小关系;
(Ⅲ)是否存在x0>0,使得|g(x)-g(x0)|<
1
x
对任意x>0成立?若存在,求出x0的取值范围;若不存在请说明理由.
答案

(Ⅰ)由题设易知f(x)=lnx,g(x)=lnx+

1
x

∴g′(x)=

x-1
x2
,令g′(x)=0,得x=1,

当x∈(0,1)时,g′(x)<0,故g(x)的单调递减区间是(0,1),

当x∈(1,+∞)时,g′(x)>0,故g(x)的单调递增区间是(1,+∞),

因此x=1是g(x)的唯一极值点,且为极小值点,从而是最小值点,

∴最小值为g(1)=1;

(Ⅱ)g(

1
x
)=-lnx+x,

设h(x)=g(x)-g(

1
x
)=2lnx-x+
1
x

则h′(x)=-

(x-1)2
x2

当x=1时,h(1)=0,即g(x)=g(

1
x
),

当x∈(0,1)∪(1,+∞)时,h′(x)<0,h′(1)=0,

因此,h(x)在(0,+∞)内单调递减,

当0<x<1,时,h(x)>h(1)=0,即g(x)>g(

1
x
),

当x>1,时,h(x)<h(1)=0,即g(x)<g(

1
x
),

(Ⅲ)满足条件的x0 不存在.证明如下:证法一 假设存在x0>0,

使|g(x)-g(x0)|<

1
x
成立,即对任意x>0,

Inx<g(x0)<Inx+

2
x
,(*)但对上述x0,取x1=eg(x0) 时,

有 Inx1=g(x0),这与(*)左边不等式矛盾,

因此,不存在x0>0,使|g(x)-g(x0)|<

1
x
成立.

证法二 假设存在x0>0,使|g(x)-g(x0)|成<

1
x
立.

由(Ⅰ)知,eg(x0) 的最小值为g(x)=1.

g(x)=Inx+

1
x
>Inx,

而x>1 时,Inx 的值域为(0,+∞),

∴x≥1 时,g(x) 的值域为[1,+∞),从而可取一个x1>1,

使 g(x1)≥g(x0)+1,即g(x1)-g(x0)≥1,

故|g(x1)-g(x0)|≥1>

1
x1
,与假设矛盾.

∴不存在x0>0,使|g(x)-g(x0)|<

1
x
成立.

单项选择题
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