已知函数f(x)=ax+xlnx的图象在点x=e(e为自然对数的底数)处的切线斜率为3.

已知函数f(x)=ax+xlnx的图象在点x=e(e为自然对数的底数)处的切线斜率为3.
(Ⅰ)求实数a的值;
(Ⅱ)若k∈Z,且f(x)>kx-k对任意x>1恒成立,求k的最大值;
(Ⅲ)若ak=2ln2+3ln3+…+klnk(k≥3,k∈N*),证明:
n
k=3
[1ak
坚强百合 1年前 已收到1个回答 举报

nkzks2000 幼苗

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解题思路:(Ⅰ)由已知得f′(x)=a+lnx+1,故f′(e)=3,由此能求出a.
(Ⅱ)f(x)>kx-k对任意x>1恒成立,即k<[x+xlnx/x−1]对任意x>1恒成立,求出右边的最小值,即可求得k的最大值.
(Ⅲ)由(II)知xlnx>2x-3(x>1),取x=k(k≥2,k∈N*),叠加,求出ak>(k-1)2,再利用放缩法,裂项求和,即可得出结论.

(I)由已知得f′(x)=a+lnx+1,故f′(e)=3,∴a+lne+1=3,
∴a=1;
(II)由(I)知,f(x)=x+xlnx,
∴f(x)>kx-k对任意x>1恒成立,即k<
x+xlnx/x−1]对任意x>1恒成立.
令g(x)=[x+xlnx/x−1],则g′(x)=[x−lnx−2
(x−1)2,
令h(x)=x-lnx-2(x>1),
则h′(x)=
x−1/x]>0,
∴函数h(x)在(1,+∞)上单调增加,
∵h(3)=1-ln3<0,h(4)=2-2ln2>0,
∴h(x)在(1,+∞)上在唯一实数根x0,满足x0∈(3,4),且h(x0)=0
当x∈(1,x0)时,h(x)<0,∴g′(x)<0;当x∈(x0,+∞)时,h(x)>0,∴g′(x)>0,
∴函数g(x)=[x+xlnx/x−1]在(1,x0)上单调递减,在(x0,+∞)上单调递增.
∴[g(x)]min=g(x0)=
x0(1+x0−2)
x0−1=x0∈(3,4),
∴k<[g(x)]min=x0∈(3,4),
故整数k的最大值是3.
(III)由(II)知xlnx>2x-3(x>1),取x=k(k≥2,k∈N*),则有
2ln2>2•2-3,3ln3•3-3,…,klnk>2k-3,
将上面各式相加得2ln2+3ln3+…+klnk>2(2+3+…+k)-3(k-1)=(k-1)2
即ak>(k-1)2
故[1
ak<
1
(k−1)2<
1
(k−1)(k−2)=
1/k−2]-[1/k−1](k≥3),

n

k=3[1
ak<1-
1/2]+[1/2]-[1/3]+…+[1/n−2]-[1/n−1]=1-[1/n−1]<1.

点评:
本题考点: 利用导数研究曲线上某点切线方程;函数恒成立问题.

考点点评: 本题考查学生会利用导数求切线上过某点切线方程的斜率,会利用导函数的正负确定函数的单调区间,会利用导数研究函数的极值,掌握导数在最大值、最小值问题中的应用,属于中档题.

1年前

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