(2012•山东)已知函数f(x)=lnx+kex(k为常数,e=2.71828…是自然对数的底数),曲线y=f(x)在

(2012•山东)已知函数f(x)=
lnx+k
ex
(k
为常数,e=2.71828…是自然对数的底数),曲线y=f(x)在点(1,f(1))处的切线与x轴平行.
(Ⅰ)求k的值;
(Ⅱ)求f(x)的单调区间;
(Ⅲ)设g(x)=(x2+x)f′(x),其中f′(x)为f(x)的导函数.证明:对任意x>0,g(x)<1+e-2
笛声悠扬BJ 1年前 已收到1个回答 举报

zengbj 幼苗

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解题思路:(Ⅰ)先求出f′(x)=[1−kx−xlnxxex,x∈(0,+∞),由y=f(x)在(1,f(1))处的切线与x轴平行,得f′(1)=0,从而求出k=1;
(Ⅱ)由(Ⅰ)得:f′(x)=
1
xex
(1-x-xlnx),x∈(0,+∞),令h(x)=1-x-xlnx,x∈(0,+∞),求出h(x)的导数,从而得f(x)在(0,1)递增,在(1,+∞)递减;
(Ⅲ)因g(x)=
x+1
ex
(1-x-xlnx),x∈(0,+∞),由(Ⅱ)h(x)=1-x-xlnx,x∈(0,+∞),得1-x-xlnx≤1+e-2,设m(x)=ex-(x+1),得m(x)>m(0)=0,进而1-x-xlnx≤1+e-2
ex/1+x](1+e-2),问题得以证明.

(Ⅰ)∵f′(x)=[1−kx−xlnx
xex,x∈(0,+∞),
且y=f(x)在(1,f(1))处的切线与x轴平行,
∴f′(1)=0,
∴k=1;
(Ⅱ)由(Ⅰ)得:f′(x)=
1
xex(1-x-xlnx),x∈(0,+∞),
令h(x)=1-x-xlnx,x∈(0,+∞),
当x∈(0,1)时,h(x)>0,当x∈(1,+∞)时,h(x)<0,
又ex>0,
∴x∈(0,1)时,f′(x)>0,
x∈(1,+∞)时,f′x)<0,
∴f(x)在(0,1)递增,在(1,+∞)递减;
证明:(Ⅲ)∵g(x)=(x2+x)f′(x),
∴g(x)=
x+1
ex(1-x-xlnx),x∈(0,+∞),
∴∀x>0,g(x)<1+e-2⇔1-x-xlnx<
ex/x+1](1+e-2),
由(Ⅱ)h(x)=1-x-xlnx,x∈(0,+∞),
∴h′(x)=-(lnx-lne-2),x∈(0,+∞),
∴x∈(0,e-2)时,h′(x)>0,h(x)递增,
x∈(e-2,+∞)时,h(x)<0,h(x)递减,
∴h(x)max=h(e-2)=1+e-2
∴1-x-xlnx≤1+e-2
设m(x)=ex-(x+1),
∴m′(x)=ex-1=ex-e0
∴x∈(0,+∞)时,m′(x)>0,m(x)递增,
∴m(x)>m(0)=0,
∴x∈(0,+∞)时,m(x)>0,

ex
x+1>1,
∴1-x-xlnx≤1+e-2
ex
1+x(1+e-2),
∴∀x>0,g(x)<1+e-2

点评:
本题考点: 利用导数求闭区间上函数的最值;利用导数研究函数的单调性;利用导数研究曲线上某点切线方程.

考点点评: 本题考查了函数的单调性,函数的最值问题,考查导数的应用,切线的方程,是一道综合题.

1年前

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