已知函数f(x)=
(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)若当x>0时,f(x)>
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(1)函数f(x)=1+ln(x+1) x
∴f′(x)=
[1 x2
-1-ln(x+1)]=-x x+1
[1 x2
+ln(x+1)].x x+1
由x>0,x2>0,
>0,ln(x+1)>0,得f′(x)<0.x x+1
因此函数f(x)在区间(0,+∞)上是减函数.
(2)解法一:当x>0时,f(x)>
恒成立,令x=1有k<2[1+ln2].k x+1
又k为正整数.则k的最大值不大于3.
下面证明当k=3时,f(x)>
(x>0)恒成立.k x+1
即证明x>0时(x+1)ln(x+1)+1-2x>0恒成立.
令g(x)=(x+1)ln(x+1)+1-2x,
则g′(x)=ln(x+1)-1.
当x>e-1时,g′(x)>0;当0<x<e-1时,g′(x)<0.
∴当x=e-1时,g(x)取得最小值g(e-1)=3-e>0.
∴当x>0时,(x+1)ln(x+1)+1-2x>0恒成立.
因此正整数k的最大值为3.
解法二:当x>0时,f(x)>
恒成立.k x+1
即h(x)=
>k对x>0恒成立.(x+1)[1+ln(x+1)] x
即h(x)(x>0)的最小值大于k.
由h′(x)=
,记Φ(x)=x-1-ln(x+1).(x>0)x-1-ln(x+1) x2
则Φ′(x)=
>0,x x+1
∴Φ(x)在(0,+∞)上连续递增.
又Φ(2)=1-ln3<0,Φ(3)=2-2ln2>0,
∴Φ(x)=0存在惟一实根a,且满足:a∈(2,3),a=1+ln(a+1),
由x>a时,Φ(x)>0,h′(x)>0;0<x<a时,Φ(x)<0,h′(x)<0知:
h(x)(x>0)的最小值为h(a)=
=a+1∈(3,4).(a+1)[1+ln(a+1)] a
因此正整数k的最大值为3.