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已知函数f(x)=(1+㏑x)/x,(x≥1) (1)试判断函数f(x)的单调性,并说明理由

来源:学生作业帮 编辑:大师作文网作业帮 分类:数学作业 时间:2024/11/18 15:57:38
已知函数f(x)=(1+㏑x)/x,(x≥1) (1)试判断函数f(x)的单调性,并说明理由
(2)若f(x)≥k/x+1恒成立,求实数k的取值范围
(3)求证:[(n+1)!]²>(n+1)e(n-2)(这里为e的n-2次方),(n∈N*)
已知函数f(x)=(1+㏑x)/x,(x≥1) (1)试判断函数f(x)的单调性,并说明理由
(1)
f(x) = (1 + lnx)x⁻¹
f'(x) = (1/x)x⁻¹ + (1+lnx)(-1)x⁻² = -x⁻²lnx
x ≥1时,lnx ≥0,x⁻² > 0,f'(x) ≤ 0,减函数
(2)
令g(x) = (x+1)f(x) = x⁻¹(x+1)(1+lnx)
g'(x) = - x⁻²(x+1)(1+lnx) + x⁻¹(1+lnx) + x⁻¹(x+1)(1/x)
= x⁻²[-(x+1)(1+lnx) + x(1+lnx) + x+1]
= x⁻²(x - lnx)
x ≥1时,x⁻² > 0,x - lnx > 0,g'(x) >0,增函数
若f(x) ≥k/(x+1)恒成立,
只需求g(x)在x ≥1时的最小值,x = 1时,g(x)取最小值2.
实数k的取值范围:k < 2
(3)
n = 1时,左边= 4,右边=2/e < 1,不等式成立
n = 2时,左边= 36,右边=3,不等式成立
假定n-1 (>2)时不等式成立:(n!)² > ne^(n-3)
[(n+1)!]² = (n+1)²(n!)² > (n+1)²*ne^(n-3) = (n+1)e^(n-2)[n(n+1)/e]
于是只需证明 n(n+1)/e >1,n(n+1) > e
n>2时,n(n+1)>2显然成立.
证毕