已知函数f(x)=1+lnxx(1)若函数f(x)在区间(2a-1,a+14)内有极值,求实数a的取值范围;(2)当x≥1

2025-05-09 17:36:02
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回答1:

(1)函数f(x)的定义域为(0,+∞),f(x)=-

lnx
x2
,由f′(x)=0得:x=1.
当0<x<1时,f′(x)>0,函数f(x)单调递增;当1<x时,f′(x)<0,函数f(x)单调递减.
故f(x)在x=1处取得极大值1.
由题意得:
a+
1
4
>2a-1
2a-1<1<a+
1
4
,解得
3
4
<a<1

故实数a得取值范围为(
3
4
,1)

(2)当x≥1时,不等式f(x)≥
k
x+1
恒成立,化为k≤
(x+1)(1+lnx)
x

令g(x)=
(x+1)(1+lnx)
x

由题意知:k≥g(x)在[1,+∞)上恒成立,g(x)=
x-lnx
x2

再令h(x)=x-lnx(x≥1),则h(x)=1-
1
x
≥0,当且仅当x=1时取等号,
因此h(x)在[1,+∞)上递增,
∴h(x)≥h(1)=1>0,
故g′(x)>0,∴g(x)在[1,+∞)上递增,∴g(x)min=g(1)=2,
因此k≤2,即k的取值范围为(-∞,2].
(3)由(2)知,当x≥1时,不等式f(x)≥
k
x+1
恒成立,即
1+lnx
x
2
x+1

lnx≥1-
2
x+1
>1-
2
x

令x=k(k+1),k∈N*,则有ln[k(k+1)]>1-
2
k(k+1)
=1-2(
1
k
-
1
k+1
)

即ln[k(k+1)]>1-2(
1
k
-
1
k+1
)

分别令k=1,2,3,…n,
利用“累加求和”可得ln[1×22×32×…×n2×(n+1)]>n-2+