考點(diǎn):導(dǎo)數(shù)在最大值、最小值問題中的應(yīng)用,利用導(dǎo)數(shù)研究函數(shù)的單調(diào)性
專題:綜合題,導(dǎo)數(shù)的綜合應(yīng)用,不等式的解法及應(yīng)用
分析:(1)a=1時(shí),在定義域內(nèi)解不等式f′(x)>0,f′(x)<0即可;
(2)分情況進(jìn)行討論:a≤0時(shí)易判斷單調(diào)性,由單調(diào)性可得最小值;a>0時(shí),按照極值點(diǎn)
與區(qū)間(0,e]的位置關(guān)系再分兩種情況討論,由單調(diào)性可求;
(3)對(duì)(1+
)
n<e<(1+
)
n+1兩邊取對(duì)數(shù),可整理為
<ln(1+)<.令x=1+
,只要證1-
<lnx<x-1,(1<x≤2),左邊不等式可由(1)問結(jié)論得到;右邊不等式通過構(gòu)造函數(shù)利用導(dǎo)數(shù)可證明;
解答:
解:(1)f′(x)=-
+=
,定義域?yàn)椋?,+∞),
當(dāng)a=1時(shí),f′(x)=
,令f′(x)=0得x=1,
∴f(x)的單調(diào)遞增區(qū)間為(1,+∞),單調(diào)遞減區(qū)間為(0,1).
(2)f′(x)=-
+=
,
①當(dāng)a≤0時(shí),f′(x)<0對(duì)x∈(0,+∞)恒成立,∴f(x)在區(qū)間(0,e]上單調(diào)遞減,
∴f(x)在區(qū)間(0,e]上的最小值為f(e)=
+alne=
+a;
②當(dāng)x=
>0,即a>0時(shí),令f′(x)=0,得x=
,
(。┤鬳
≤,即a
≤時(shí),則f′(x)≤0對(duì)x∈(0,e]成立,
∴f(x)在區(qū)間(0,e]上單調(diào)遞減,
∴f(x)在區(qū)間(0,e]上的最小值為f(e)=
+alne=
+a;
(ⅱ)若0<
<e即a>
時(shí),f(x)在(0,
)上單調(diào)遞減,在(
,e)上單調(diào)遞增,在x=
處有極小值.
∴f(x)在區(qū)間(0,e]上的最小值為f(
)=a+aln
.
綜上,得
f(x)min=.
(3)對(duì)(1+
)
n<e<(1+
)
n+1兩邊取對(duì)數(shù),得
nln(1+
)<1<(n+1)ln(1+
),即
<ln(1+)<.
令x=1+
,只要證1-
<lnx<x-1,(1<x≤2),
證明如下:由(1)知a=1時(shí),f(x)=lnx+
(x>0)的最小值為f(1)=1,
∴f(x)=lnx+
≥1(x>0),即1-
≤lnx;
又∵當(dāng)1<x≤2時(shí),上式等號(hào)取不到,
∴1-
<lnx(1<x≤2),①
令g(x)=x-lnx-1(1<x≤2),
則g′(x)=1-
=
>0,∴g(x)在(1,2]上是增函數(shù),
∴g(x)>g(1)=0,即lnx<x-1,②
綜合①②,得
<ln(x+1)<x,(1<x≤2),
令x=1+
,則
<ln(1+)<,∴原不等式成立.
點(diǎn)評(píng):該題考查利用導(dǎo)數(shù)研究函數(shù)的單調(diào)性、最值、證明不等式,考查分類討論思想,考查學(xué)生分析問題解決問題的能力,綜合性強(qiáng),難度大,解決(3)問的關(guān)鍵是通過去對(duì)數(shù)對(duì)原不等式進(jìn)行合理變形.