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设f(x)=ln(1+x)x(x>0)判断函数f的单调性;是否存在实数a,使得关于x的不等式ln<ax在上恒成立,若存在

题文

设f(x)=ln(1+x)x(x>0)
(Ⅰ)判断函数f(x)的单调性;
(Ⅱ)是否存在实数a,使得关于x的不等式ln(1+x)<ax在(0,+∞)上恒成立,若存在,求出a的取值范围,若不存在,试说明理由;
(Ⅲ)求证:(1+1n)n<e,n∈N*(其中e为自然对数的底数). 题型:未知 难度:其他题型

答案

证明:(1)∵f(x)=ln(1+x)x,(x>0)
∴f′(x)=x1+x-ln(1+x)x2,
设g(x)=x1+x-ln(1+x),(x≥0).
∴g′(x)=1+x-x(1+x)2-11+x=1-(1+x)(1+x)2=-x(1+x)2≤0,
∴y=g(x)在[0,+∞)上为减函数.
∴g(x)=x1+x-ln(1+x)≤g(0)=0,
∴f′(x)=x1+x-ln(1+x)x2<0,
∴函数f(x)=ln(1+x)x在(0,+∞)上为减函数.
(2)ln(1+x)<ax在(0,+∞)上恒成立,⇔ln(1+x)-ax<0在(0,+∞)上恒成立,
设h(x)=ln(1+x)-ax,则h(0)=0,
∴h′(x)=11+x-a,
若a≥1,则x∈[0,+∞)时,h′(x)=11+x-a≤0恒成立,
∴h(x)=ln(1+x)-ax在[0,+∞)上为减函数
∴ln(1+x)-ax<h(0)=0在(0,+∞)上恒成立,
∴ln(1+x)<ax在(0,+∞)上恒成立,
若a≤0显然不满足条件,
若0<a<1,则h′(x)=11+x-a=0时,x=1a-1,
∴x∈[0,1a  时h'(x)≥0,
∴h(x)=ln(1+x)-ax在[0,1a  上为增函数,
当x∈[0,1a  时,h(x)=ln(1+x)-ax>0,
不能使ln(1+x)<ax在(0,+∞)上恒成立,
∴a≥1
(3)由(2)可知ln(1+x)x<1在(0,+∞)上恒成立,
∴ln(1+x)1x<1,即(1+x)1x<e,
取1x=n,即可证得(1+1n)n<e对一切正整数n成立.

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解析

ln(1+x)x

考点

据考高分专家说,试题“设f(x)=ln(1+x)x(x>0)(.....”主要考查你对 [函数的奇偶性、周期性 ]考点的理解。 函数的奇偶性、周期性

函数的奇偶性定义:

偶函数:一般地,如果对于函数f(x)的定义域内任意一个x,都有f(-x)=f(x),则称函数f(x)为偶函数。
奇函数:一般地,如果对于函数f(x)的定义域内任意一个x,都有f(-x)=-f(x),那么函数f(x)是奇函数。 
 
函数的周期性

(1)定义:若T为非零常数,对于定义域内的任一x,使f(x+T)=f(x)恒成立,则f(x)叫做周期函数,T叫做这个函数的一个周期。
周期函数定义域必是无界的。
(2)若T是周期,则k·T(k≠0,k∈Z)也是周期,所有周期中最小的正数叫最小正周期。一般所说的周期是指函数的最小正周期。
周期函数并非都有最小正周期,如常函数f(x)=C。

奇函数与偶函数性质:

(1)奇函数与偶函数的图像的对称性:奇函数的图像关于原点对称,偶函数的图像关于y轴对称。
(3)在公共定义域内,①两个奇函数的和是奇函数,两个奇函数的积是偶函数; ②两个偶函数的和、积是偶函数; ③一个奇函数,一个偶函数的积是奇函数。

注:定义域在数轴上关于原点对称是函数f(x)为奇函数或偶函数的必要但不充分条件.

1、函数是奇函数或偶函数的前提定义域必须关于原点对称;定义域在数轴上关于原点对称是函数f(x)为奇函数或偶函数的必要但不充分条件.

2、函数的周期性    令a , b 均不为零,若: 
(1)函数y = f(x) 存在 f(x)=f(x + a) ==> 函数最小正周期 T=|a| 
(2)函数y = f(x) 存在f(a + x) = f(b + x) ==> 函数最小正周期 T=|b-a| 
(3)函数y = f(x) 存在 f(x) = -f(x + a) ==> 函数最小正周期 T=|2a| 
(4)函数y = f(x) 存在 f(x + a) =
设f(x)=ln(1+x)x(x>0)判断函数f的单调性;是否存在实数a,使得关于x的不等式ln<ax在上恒成立,若存在
  ==> 函数最小正周期 T=|2a| 
(5)函数y = f(x) 存在 f(x + a) = 
设f(x)=ln(1+x)x(x>0)判断函数f的单调性;是否存在实数a,使得关于x的不等式ln<ax在上恒成立,若存在
  ==> 函数最小正周期 T=|4a|

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