题目内容

已知函数f(x)=
1-x
ax
+lnx
(Ⅰ)若函数f(x)在[1,+∞)上为增函数,求正实数a的取值范围;
(Ⅱ)设a>1,b>0,求证:
1
a+b
<ln
a+b
b
a+b
b
(Ⅰ)f′(x)=
ax-1
ax2
,a>0,
因为函数f(x)在[1,+∞)上为增函数,所以f′(x)=
ax-1
ax2
≥0
对x∈[1,+∞)恒成立,
即:ax-1≥0对x∈[1,+∞)恒成立,亦即a≥
1
x
对x∈[1,+∞)恒成立,
a≥(
1
x
)max=1
,即a≥1.
故正实数a的取值范围是[1,+∞).
(Ⅱ)证明:一方面,由(1)知,f(x)=
1-x
ax
+lnx
在[1,+∞)上是增函数,
所以f(
a+b
b
)>f(1)=0
,即
1-
a+b
b
a•
a+b
b
+ln
a+b
b
>0
,即ln
a+b
b
1
a+b

另一方面,设函数g(x)=x-lnx(x>1),g′(x)=1-
1
x
=
x-1
x
>0(x>1),
所以g(x)在(1,+∞)上是增函数,
又g(1)=1>0,当x>1时,g(x)>g(1)>0,所以x>lnx,则ln
a+b
b
a+b
b

综上,
1
a+b
<ln
a+b
b
a+b
b
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