问题 解答题
已知函数f(x)=kx,g(x)=
lnx
x

(1)若不等式f(x)=g(x)在区间 (
1
e
,e
)内的解的个数;
(2)求证:
ln2
25
+
ln3
35
+…+
ln n
n5
1
2e
答案

(Ⅰ)由f(x)=g(x),得k=

lnx
x2

h(x)=

lnx
x2
所以,方程f(x)=g(x),在区间[
1
e
,e]
内解的个数即为函数h(x)=
lnx
x2
,x∈[
1
e
,e]
的图象与直线y=k交点的个数.

h′(x)=

1-2lnx
x3
当h′(x)=0时,x=
e

当x在区间[

1
e
,e]内变化时,h′(x),h(x)变化如下:

x∈[

1
e
e
),h′(x)>0;x∈(
e
,e)时,h′(x)<0

x=

1
e
时,y=-e2;当x=
e
时,y=
1
2e
;当x=e时,y=
1
e2

所以,(1)当k>

1
2e
或k<-e2时,该方程无解

(2)当k=

1
2e
-e2≤k<
1
e2
时,该方程有一个解;

(3)当

1
e2
≤k<
1
2e
时,该方程有两个解.

(Ⅱ)由(Ⅰ)知

lnx
x2
1
2e

lnx
x4
1
2e
1
x2

ln2
24
+
ln3
34
+…+
lnn
n4
1
2e
(
1
22
+
1
32
+…+ 
1
n2
 )

∴∴(

1
22
+
1
32
+…+
1
n2
)<
1
1•2
+
1
2•3
+…+
1
(n-1)n

=1-

1
2
+
1
2
-
1
3
+…+
1
n-1
-
1
n
<1-
1
n
<1

ln2
24
+
ln3
34
+…+
lnn
n4
1
2e

ln2
25
+
ln3
35
+…+
lnn
n5
ln2
24
+
ln3
34
+…+
lnn
n4
1
2e

ln2
25
+
ln3
35
+…+
lnn
n5
1
2e

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