问题 解答题
已知函数f(x)=
1+ln(x+1)
x
(x>0),
(1)函数f(x) 在区间(0,+∞)上是增函数还是减函数?证明你的结论;
(2)证明:当x>0时,f(x)>
3
x+1
恒成立;
(3)试证:(1+1•2)(1+2•3)…[1+n(n+1)]>e2n-3(n∈N*).
答案

(1)由题意知x>0,则f′(x)=-

[
1
x+1
+ln(x+1)]
x2
<0,

故f(x)在区间(0,+∞)上是减函数;

(2)证明:当x>0时,f(x)>

3
x+1
恒成立,即证明(x+1)ln(x+1)+1-2x>0在(0,+∞)上恒成立,

令g(x)=(x+1)ln(x+1)+1-2x(x>0),

则g′(x)=ln(x+1)-1,

当x<e-1时,g′(x)<0,g(x)单调递减;当x>e-1时,g′(x)>0,g(x)单调递增,

所以x=e-1时,g(x)取得最小值,且最小值g(e-1)=3-e>0,

所以当x>0时,(x+1)ln(x+1)+1-2x>0在(0,+∞)上恒成立,

故当x>0时,f(x)>

3
x+1
恒成立;

(3)证明:由(2)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

令x=n(n+1),则ln[1+n(n+1)]>2-

3
n(n+1)
=2-3(
1
n
1
n+1
),

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

所以(1+1•2)•(1+2•3)•(1+3•4)•…•[1+n(n+1)]>e2n-3

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