已知函数f(x)=1+ln(x+1)x(x>0).(1)试判断函数f(x)在(0,+∞)上单调性并证明你的结论;(2)

2025-05-14 09:29:32
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回答1:

(1)∵f(x)=

1+ln(x+1)
x
(x>0),
∴f′(x)=
1
x2
[
x
x+1
?1?ln(x+1)
]=?
1
x2
[
1
x+1
+ln(x+1)
]…(2分)
∵x>0,∴x2>0,
1
x+1
>0
,ln(x+1)>0,∴f′(x)<0,
∴函数f(x)在(0,+∞)上是减函数.…(4分)
(2)f(x)>
k
x+1
恒成立,即h(x)=
(x+1)[1+ln(x+1)]
x
>k恒成立,
即h(x)的最小值大于k.…(6分)
而h′(x)=
x?1?ln(x+1)
x
,令g(x)=x-1-ln(x+1)(x>0),
则g′(x)=
x
x+1
>0
,∴g(x)在(0,+∞)上单调递增,
又g(2)=1-ln3<0,g(3)=2-2ln2>0,
∴g(x)=0存在唯一实根a,且满足a∈(2,3),a=1+ln(a+1)
当x>a时,g(x)>0,h′(x)>0,当0<x<a时,g(x)<0,h′(x)<0,
∴h(x)min=h(a)=
(a+1)[1+ln(a+1)]
a
=a+1∈(3,4)
故正整数k的最大值是3    …(10分)
(3)由(Ⅱ)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
   …(12分)
令x=n(n+1)(n∈N*),则ln[1+n(n+1)]>2-
3
n(n+1)

∴ln(1+1×2)+ln(1+2×3)+…+ln[1+n(n+1)]
>(2-
3
1×2
)+(2-
3
1×3
)+…+[2-
3
n(n+1)
]
=2n-3[
1
1×2
+
3
2×3
+…+
1
n(n+1)
]
=2n-3(1-
1
n+1
)=2n-3+
3
n+1
>2n-3
∴(1+1×2)(1+2×3)…[1+n(n+1)]>e2n-3  …(16分)