问题 解答题
已知函数f(x)=
1-x
ax
+lnx
(Ⅰ)若函数f(x)在[1,+∞)上为增函数,求正实数a的取值范围;
(Ⅱ)设a>1,b>0,求证:
1
a+b
<ln
a+b
b
a+b
b
答案

(Ⅰ)f′(x)=

ax-1
ax2
,a>0,

因为函数f(x)在[1,+∞)上为增函数,所以f′(x)=

ax-1
ax2
≥0对x∈[1,+∞)恒成立,

即:ax-1≥0对x∈[1,+∞)恒成立,亦即a≥

1
x
对x∈[1,+∞)恒成立,

a≥(

1
x
)max=1,即a≥1.

故正实数a的取值范围是[1,+∞).

(Ⅱ)证明:一方面,由(1)知,f(x)=

1-x
ax
+lnx在[1,+∞)上是增函数,

所以f(

a+b
b
)>f(1)=0,即
1-
a+b
b
a•
a+b
b
+ln
a+b
b
>0
,即ln
a+b
b
1
a+b

另一方面,设函数g(x)=x-lnx(x>1),g′(x)=1-

1
x
=
x-1
x
>0(x>1),

所以g(x)在(1,+∞)上是增函数,

又g(1)=1>0,当x>1时,g(x)>g(1)>0,所以x>lnx,则ln

a+b
b
a+b
b

综上,

1
a+b
<ln
a+b
b
a+b
b

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