题目内容

已知f(x)=ln(ax+b)-x,其中a>0,b>0
(1)求f(x)在[0,+∞)上是减函数的充要条件;
(2)求f(x)在[0,+∞)上的最大值;
(3)解不等式ln(1+
x-
1
x
)-
x-
1
x
≤ln2-1.
分析:(1)先求出函数的导数,再求充分性由x≥0,a>0,b>0⇒当f'(x)≤0时,a-b≤0;然后求必要性:当a≤b时,由a>0,b>0,x≥0,⇒ax+b>0,a-b-ax≤0,即可求出充要条件;
(2)由(1)能够得出当a≤b时,(x)的最大值为f(0)=lnb;当b<a时,f(x)在[0,
a-b
a
]是增函数,f(x)在[
a-b
a
,+∞)是减函数,进而求得当x=
a-b
a
时取得最大值为lna-
a-b
a
,最后在总结即可;
(3)解不等式ln(1+
x-
1
x
)-
x-
1
x
≤ln2-1能够转化成f(
x-
1
x
)≤f(1),再根据函数的单调性即可求出解题.
解答:解:(1)f'(x)=
a
ax+b
-1=
a-b-ax
ax+b

充分性:因为x≥0,a>0,b>0所以,当f'(x)≤0时,a-b≤0,即a≤b
必要性:当a≤b时,因为a>0,b>0,x≥0,所以ax+b>0,a-b-ax≤0,即f'(x)≤0
所以f(x)在[0,+∞)上是减函数的充要条件是“a≤b”
(2)由(1)知当a≤b时f(x)在[0,+∞)上是减函数
∴f(x)的最大值为f(0)=lnb
当b<a时,因为f'(x)=
a-b-ax
ax+b

∴当0≤x<
a-b
a
时,f'(x)>0;当x>
a-b
a
时,f'(x)<0
即f(x)在[0,
a-b
a
]是增函数,f(x)在[
a-b
a
,+∞)是减函数
则当x=
a-b
a
时取得最大值为lna-
a-b
a

综上,[f(x)max]=
lnb   b≥a
lna-
a-b
a
b<a

(3)在(1)中取a=b=1,得f(x)=ln(x+1)-x
由(1)知f(x)在[0,+∞)上是减函数
∵ln(1+
x-
1
x
)-
x-
1
x
≤ln2-1即f(
x-
1
x
)≤f(1)
x-
1
x
≥1解得
1-
5
2
≤x<0或x≥
1+
5
2

∴不等式的解集为[
1-
5
2
,0)∪[
1+
5
2
,+∞)
点评:本题考查了函数单调性和导数的关系以及利用导数求出最值,第(2)要注意分情况求最值,属于中档题.
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