问题 解答题
已知函数f(x)=
1+lnx
x
(x≥1).
(Ⅰ)试判断函数f(x)的单调性,并说明理由;
(Ⅱ)若f(x)
k
x+1
恒成立,求实数k的取值范围.
答案

(I)求导函数,可得f′(x)=-

lnx
x2

∵x≥1,∴lnx≥0,∴f′(x)≤0

∴f(x)在[1,+∞)上单调递减;

(II)f(x)

k
x+1
恒成立,即
(x+1)(1+lnx)
x
≥k恒成立,

记g(x)=

(x+1)(1+lnx)
x
,则g′(x)=
x-lnx
x2

再令h(x)=x-lnx,则h′(x)=1-

1
x

∵x≥1,∴h′(x)≥0,∴h(x)在[1,+∞)上单调递增.

∴[h(x)]min=h(1)=1>0,从而g′(x)>0  

故g(x)在[1,+∞)上也单调递增

∴[g(x)]min=g(1)=2

∴k≤2.

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