题目内容

已知函数f(x)=ax+blnx+c,(a,b,c)是常数)在x=e处的切线方程为(e-1)x+ex-e=0,x=1既是函数y=f(x)的零点,又是它的极值点.
(1)求常数a,b,c的值;
(2)若函数g(x)=x2+mf(x)(m∈R)在区间(1,3)内不是单调函数,求实数m的取值范围;
(3)求函数h(x)=f(x)-1的单调递减区间,并证明:
ln2
2
×
ln3
3
×
ln4
4
×…×
ln2012
2012
1
2012
(1)由f(x)=ax+blnx+c知,f(x)的定义域为(0,+∞),f(x)=a+
b
x

又f(x)在x=e处的切线方程为(e-1)x+ey-e=0,而切线(e-1)x+ey-e=0的斜率为-
e-1
e

所以有f(e)=a+
b
e
=-
e-1
e
  ①
由x=1是函数f(x)的零点,得f(1)=a+c=0  ②
由x=1是函数f(x)的极值点,得f(1)=a+b=0  ③
由③得:a=-b,把a=-b代入①得:-b+
b
e
=-1+
1
e
,所以b=1,则a=-1,由②得:a=-c,所以c=1.
所以,a=-1,b=1,c=1.
(2)由(1)知f(x)=-x+lnx+1(x>0),
因此,g(x)=x2+mf(x)=x2-mx+mlnx+m (x>0),
所以g(x)=2x-m+
m
x
=
1
x
(2x2-mx+m)
 (x>0).
要使函数g(x)在(1,3)内不是单调函数,则函数g(x)在(1,3)内一定有极值,
g(x)=
1
x
(2x2-mx+m)
,所以函数g(x)最多有两个极值.
令d(x)=2x2-mx+m (x>0).
(ⅰ)当函数g(x)在(1,3)内有一个极值时,g(x)=0在(1,3)内有且仅有一个根,
即d(x)=2x2-mx+m 在(1,3)内有且仅有一个根,
又因为d(1)=2>0,所以当d(3)<0时,d(x)=2x2-mx+m 在(1,3)内有且仅有一个根,
即2×32-3m+m<0,解得m>9.
(ⅱ)当函数g(x)在(1,3)内有两个极值时,g(x)=0在(1,3)内有两个根,
即二次函数d(x)=2x2-mx+m 在(1,3)内有两个不等根,
所以
△=(-m)2-4×2×m>0
d(1)=2-m+m>0
d(3)=2×32-3m+m>0
1<
m
4
<3
 

解得:8<m<9.
综上,实数m的取值范围是(8,9)∪(9,+∞).
(3)由h(x)=f(x)-1得:h(x)=-x+lnx (x>0),所以h(x)=
1-x
x

令h(x)≤0,即
1-x
x
≤0
,得:x≥1,即h(x)的单调递减区间为[1,+∞).
事实上,
由函数h(x)=-x+lnx (x>0)在[1,+∞)上单调递减可知,
当x∈(1,+∞)时,h(x)<h(1),即-x+lnx<-1,
亦即lnx<x-1对一切x∈(1,+∞)都成立,
不等式两边同时除以x,
亦即0<
lnx
x
x-1
x
对一切x∈(1,+∞)都成立,
所以0<
ln2
2
1
2

0<
ln3
3
2
3

0<
ln4
4
3
4


0<
ln2012
2012
2011
2012

所以有
ln2
2
×
ln3
3
×
ln4
4
×…×
ln2012
2012
1
2
×
2
3
×
3
4
×…×
2011
2012

所以
ln2
2
×
ln3
3
×
ln4
4
×…×
ln2012
2012
1
2012
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