题目内容

【题目】已知函数.

(I)若,判断上的单调性;

(Ⅱ)求函数上的最小值;

(III)当时,是否存在正整数n,使恒成立?若存在,求出n的最大值;若不存在,说明理由.

【答案】(I)见解析;(Ⅱ)见解析; (III)见解析

【解析】

(I)根据f′(x)的符号得出结论;

(II)讨论a的范围,得出f(x)在[1,e]上单调性,根据单调性得出最小值;

(III)化简不等式可得n+xlnx,根据两侧函数的单调性得出两函数在极值点处的函数值的大小,从而得出n的范围.

(Ⅰ)当时,

由于,故,

在单调递增.

(Ⅱ)

当时,在上单调递增,

,

当时,由解得(负值舍去)

设

若,即,也就是时,单调递增,

,

若,即时

单调递减,

单调递增.

故

若即时单调递减

,

综上所述:当时,的最小值为1;

当时,的最小值为

当时,的最小值为.

(Ⅲ)当时,不等式为

恒成立

由于,故成立,,又

所以n只可能为1或2.

下证时不等式恒成立

事实上,设

,

又设在单调递增

故

即

所以当时,单调递减,

时,单调递增,

故

即时,,对恒成立,

所以存在正整数n,且n的最大值为2,满足题意.

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