已知函数f(x)=xlnx,g(x)=x-1.(Ⅰ)求函数f(x)的单调区间;(Ⅱ)若对任意正实数x,不等式f(x)≥kg(x)恒成立,求实数k的值;(Ⅲ)求证:2n

发布时间:2020-08-01 05:51:21

已知函数f(x)=xlnx,g(x)=x-1.
(Ⅰ)求函数f(x)的单调区间;
(Ⅱ)若对任意正实数x,不等式f(x)≥kg(x)恒成立,求实数k的值;
(Ⅲ)求证:2nlnn!≥(n-1)2(n∈N*).(其中n!=1×2×3×…×(n-1)×n)

网友回答

解:(I)由题意可知:定义域:(0,+∞),f'(x)=lnx+1,令f'(x)=0,得x=,(1分)则当x∈(0,)时,f′(x)<0,f(x)单调递减;(2分)当x∈(,+∞)时,f′(x)>0,f(x)单调递增(4分)(II)令h(x)=xlnx-kx+k,则h′(x)=1+lnx-k,
∴h(x)在(0,ek-1)上是减函数,在(ek-1,+∞)上是增函数,
∴h(x)≥h(ek-1)=k-ek-1,
由题意k-ek-1≥0,
令t(k)=k-ek-1,则t′(k)=1-ek-1,
∴t(k)在(0,1)上是增函数,在(1,+∞)上是减函数,
∴t(k)≤t(1)=0,
∴k-ek-1≤0,∴k-ek-1=0,∴k=1.
(III)由(II)得,?x>1,xlnx>x-1恒成立,∴lnx>=1-,
令x=k2(k∈N*,k≥2),,
取k=2,3,…,n-1,n.并累加得:,
∴2nlnn!>(n-1)2
又当n=1时,2nlnn!=(n-1)2
∴2nlnn!≥(n-1)2(n∈N*).

解析分析:(I)利用导数求出函数的极值,然后求f(x)的单调区间;(II)令h(x)=xlnx-kx+k,利用导数研究其单调性得h(x)≥h(ek-1)=k-ek-1,从而有k-ek-1≥0,再令t(k)=k-ek-1,利用导数研究其单调性得k-ek-1≤0,利用两边夹原理即可得出k-ek-1=0,从而求出k的值;(III)利用?x>1,xlnx>x-1恒成立,结合取k=2,3,…,n-1,n.并累加得即可证明2nlnn!≥(n-1)2.

点评:本题是中档题,考查函数的导数的应用,不等式的综合应用,考查计算能力,转化思想的应用.
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