问题
解答题
已知函数f(x)=
(Ⅰ)求函数f(x)的最大值; (Ⅱ)设m>0,求f(x)在[m,2m]上的最大值; (III)试证明:对∀n∈N*,不等式ln
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答案
(Ⅰ)∵函数f(x)=
-x,∴f′(x)=lnx x
-1,令f′(x)=0,得x2=1-lnx,显然x=1是此方程的解;1-lnx x2
令g(x)=x2+lnx-1,其中x∈(0,+∞),则g′(x)=2x+
>0;1 x
∴函数g(x)在(0,+∞)上单调递增,又x=1是方程f′(x)=0的唯一解,
∴当x=1时,函数有最大值f(x)max=f(1)=-1.
(Ⅱ)由(Ⅰ)知,函数f(x)在区间(0,1)上单调递增,在(1,+∞)上单调递减;
故①当0<2m≤1,即0<m≤
时,f(x)在[m,2m]上单调递增,f(x)max=f(2m)=1 2
-2m;ln2m 2m
②当m≥1时,f(x)在[m,2m]上单调递减,f(x)max=f(m)=
-m;lnm m
③当m<1<2m,即
<m<1时,f(x)max=f(1)=-1.1 2
(Ⅲ)由(Ⅰ)知,x∈(0,+∞)时,f(x)max=f(1)=-1,
∴在(0,+∞)上恒有f(x)=
-x≤-1,当且仅当x=1时“=”成立,lnx x
∴对任意的x∈(0,+∞)恒有lnx≤x(x-1);
∵
>1,∴ln1+n n
<1+n n
(1+n n
-1)=1+n n
,1+n n2
即对∀n∈N*,不等式ln
<1+n n
恒成立.1+n n2