问题
解答题
已知函数f(x)=lnx,g(x)=x. (Ⅰ)若x>1,求证:f(x)>2g(
(Ⅱ)求实数k的取值范围,使得方程
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答案
(Ⅰ)令F(x)=f(x)-2g(
)=lnx-2x-1 x+1
,F′(x)=x-1 x+1
-1 x
=4 (x+1)2
.(x-1)2 x(x+1)2
当x>1时,F'(x)>0 恒成立,∴F(x)在(1,+∞)上是增函数.
∵F(x)在x=1 处连续,∴F(x)>F(1).
∵F(1)=0,∴当x∈(1,+∞)时,F(x)>0 恒成立.
∴f(x)>2g(
).x-1 x+1
(Ⅱ)原方程化为
g(x2)-2f(1+|x|)=k,1 2
令G(x)=
g(x2)-2f(1+|x|),则G(x)=1 2
x2-2ln(1+|x|).1 2
∵G(-x)=G(x),∴G(x)是偶函数.
当x≥0时,G(x)=
x2-2ln(1+x)(x≥0),1 2
则G′(x)=x-
=2 1+x
.x2+x-2 1+x
∵x≥0,∴令G'(x)=0,得x=1.
当x∈[0,1),G'(x)<0,G(x)单调递减;
当x∈(1,+∞),G'(x)>0,G(x)单调递增.
∴x≥0时,在x=1处G(x)取得极小值为G(1)=
-2ln2.1 2
又G(0)=0,∴当k∈(
-2ln2,0)时函数G(x)=1 2
x2-2ln(1+x)(x≥0)与y=k 有两个不同的交点.1 2
∵G(x)是偶函数,
∴G(x)=k在k∈(
-2ln2,0)时有四个不同的实数根.1 2