题目内容
【题目】设函数f(x)=lnx﹣x+1.
(1)讨论f(x)的单调性;
(2)证明当x∈(1,+∞)时,1< <x;
(3)设c>1,证明当x∈(0,1)时,1+(c﹣1)x>cx .
【答案】
(1)
解:函数f(x)=lnx﹣x+1的导数为f′(x)= ﹣1,
由f′(x)>0,可得0<x<1;由f′(x)<0,可得x>1.
即有f(x)的增区间为(0,1);减区间为(1,+∞);
(2)
证明:当x∈(1,+∞)时,1< <x,即为lnx<x﹣1<xlnx.
由(1)可得f(x)=lnx﹣x+1在(1,+∞)递减,
可得f(x)<f(1)=0,即有lnx<x﹣1;
设F(x)=xlnx﹣x+1,x>1,F′(x)=1+lnx﹣1=lnx,
当x>1时,F′(x)>0,可得F(x)递增,即有F(x)>F(1)=0,
即有xlnx>x﹣1,则原不等式成立;
(3)
证明:设G(x)=1+(c﹣1)x﹣cx,G′(x)=c﹣1﹣cxlnc,
可令G′(x)=0,可得cx= ,
由c>1,x∈(0,1),可得1<cx<c,即1< <c,
由(1)可得cx= 恰有一解,设为x=x0是G(x)的最大值点,且0<x0<1,
由G(0)=G(1)=0,且G(x)在(0,x0)递增,在(x0,1)递减,
可得G(x0)=1+(c﹣1)x0﹣cx0>0成立,
则c>1,当x∈(0,1)时,1+(c﹣1)x>cx.
【解析】(1)求出导数,由导数大于0,可得增区间;导数小于0,可得减区间,注意函数的定义域;(2)由题意可得即证lnx<x﹣1<xlnx.运用(1)的单调性可得lnx<x﹣1,设F(x)=xlnx﹣x+1,x>1,求出单调性,即可得到x﹣1<xlnx成立;(3)设G(x)=1+(c﹣1)x﹣cx , 求出导数,可令G′(x)=0,由c>1,x∈(0,1),可得1< <c,由(1)可得cx= 恰有一解,设为x=x0是G(x)的最小值点,运用最值,结合不等式的性质,即可得证.;本题考查导数的运用:求单调区间和极值、最值,考查不等式的证明,注意运用构造函数法,求出导数判断单调性,考查推理和运算能力,属于中档题.
【考点精析】认真审题,首先需要了解利用导数研究函数的单调性(一般的,函数的单调性与其导数的正负有如下关系: 在某个区间内,(1)如果,那么函数在这个区间单调递增;(2)如果,那么函数在这个区间单调递减).