题目内容
(04年全国卷Ⅱ理)(14分)
已知函数f(x)=ln(1+x)-x,g(x)=xlnx.
(1)求函数f(x)的最大值;
(2)设0<a<b,证明:0<g(a)+g(b)-2g()<(b-a)ln2.
解析:(I)解:函数f(x)的定义域是(-1,∞),(x)=.令(x)=0,解得x=0,当-1<x<0时, (x)>0,当x>0时,(x)<0,又f(0)=0,故当且仅当x=0时,f(x)取得最大值,最大值是0
(II)证法一:g(a)+g(b)-2g()=alna+blnb-(a+b)ln=a.
由(I)的结论知ln(1+x)-x<0(x>-1,且x≠0),由题设0<a<b,得,因此,.
所以a>-.
又 a<a
综上0<g(a)+g(b)-2g()<(b-a)ln2.
(II)证法二:g(x)=xlnx,,设F(x)= g(a)+g(x)-2g(),
则当0<x<a时因此F(x)在(0,a)内为减函数当x>a时因此F(x)在(a,+∞)上为增函数从而,当x=a时,F(x)有极小值F(a)因为F(a)=0,b>a,所以F(b)>0,即0<g(a)+g(b)-2g().
设G(x)=F(x)-(x-a)ln2,则当x>0时,,因此G(x)在(0,+∞)上为减函数,因为G(a)=0,b>a,所以G(b)<0.即g(a)+g(b)-2g()<(b-a)ln2.
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