已知函数f(x)=lnx+
(1)若k=1,求函数f(x)的单调区间; (2)若f(x)≥2+
(3)设g(x)=xf(x)-k,若对任意两个实数x1,x2满足0<x1<x2,总存在g′(x0)=
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(1)当k=1时,函数f(x)=lnx+
,则f′(x)=1 x
-1 x
=1 x2
,x-1 x2
当f′(x)<0时,0<x<1,当f′(x)>0时,x>1,
则函数f(x)的单调递减区间为(0,1),单调递增区间为(1,+∞);
(2)f(x)≥2+
恒成立,即lnx+1-e x
≥2+k x
恒成立,整理得k≥2x-xlnx+1-e恒成立,1-e x
设h(x)=2x-xlnx+1-e,则h′(x)=1-lnx,令h′(x)=0,得x=e,
当x∈(0,e)时,h′(x)>0,函数h(x)单调递增,当x∈(e,+∞)时,h′(x)<0,函数h(x)单调递减,
因此当x=e时,h(x)取得最大值1,因而k≥1;
(3)g(x)=xf(x)-k=xlnx,g′(x)=lnx+1,
因为对任意的x1,x2(0<x1<x2),总存在x0>0,使得g′(x0)=
成立,g(x1)-g(x2) x1-x2
所以lnx0+1=
,即lnx0+1=g(x1)-g(x2) x1-x2
,x1lnx1-x2lnx2 x1-x2
即lnx0-lnx1=
-1-lnx1=x1lnx1-x2lnx2 x1-x2
=x2lnx1-x2lnx2+x2-x1 x1-x2
,ln
+1-x1 x2 x1 x2
-1x1 x2
设φ(t)=lnt+1-t,其中0<t<1,则φ′(t)=
-1>0,1 t
因而φ(t)在区间(0,1)上单调递增,φ(t)<φ(1)=0,
又
-1<0,所以lnx0-lnx1>0,即x0>x1.x1 x2