已知函数f(x)=lnx,g(x)=x2-2x.
(1)设h(x)=f(x+1)-g′(x)(其中g′(x)是g(x)的导函数),求h(x)的最大值;
(2)证明:当0<b<a时,求证:f(a+b)-f(2b)<;
(3)设k∈Z,当x>1时,不等式k(x-1)<xf(x)+3g′(x)+4恒成立,求k的最大值.
网友回答
解:(1)h(x)=f(x+1)-g′(x)=ln(x+1)-x+2,x>-1,
所以?h′(x)=-1=.
当-1<x<0时,h′(x)>0;当x>0时,h′(x)<0.
因此,h′(x)在(-1,0)上单调递增,在(0,+∞)上单调递减.
因此,当x=0时h(x)取得最大值h(0)=2;
(2)证明:当0<b<a时,-1<<0,
由(1)知:当-1<x<0时,h(x)<2,即ln(x+1)<x.
因此,有f(a+b)-f(2a)=ln=ln(1+)<.
(3)不等式k(x-1)<xf(x)+3g′(x)+4化为k<+2
所以k<+2对任意x>1恒成立.
令g(x)=+2,则g′(x)=,
令h(x)=x-lnx-2(x>1),则?h′(x)=1-=>0,
所以函数h(x)在(1,+∞)上单调递增.
因为h(3)=1-ln3<0,h(4)=2-2ln2>0,
所以方程h(x)=0在(1,+∞)上存在唯一实根x0,且满足x0∈(3,4).
当1<x<x0时,h(x)<0,即g′(x)<0,当x>x0时,h(x)>0,即g′(x)>0,
所以函数g(x)=+2在(1,x0),上单调递减,在(x0,+∞)上单调递增.
所以[g(x)]min=g(x0)=+2=+2=x0+2∈(5,6).
所以k<[g(x)]min=x0+2∈(5,6).
故整数k的最大值是5.
解析分析:(1)h(x)=f(x+1)-g′(x)=ln(x+1)-x+2,x>-1,h′(x)=,利用导数研究函数的单调性,可求得当x=0时h(x)取得最大值h(0)=2;(2)当0<b<a时,-1<<0,由(1)知:当-1<x<0时,h(x)<2,即ln(x+1)<x,从而可证得结论;(3)不等式k(x-1)<xf(x)+3g′(x)+4化为k<+2即k<+2对任意x>1恒成立,令g(x)=+2,则g′(x)=,分析得到函数g(x)=+2在(1,x0),上单调递减,在(x0,+∞)上单调递增(x0∈(3,4)).从而可求k的最大值.
点评:本题考查导数在最大值、最小值问题中的应用,考查函数的单调性与最值,考查综合分析与转化、运算的能力,考查构造函数研究函数性质的能力,属于难题.