Question

【題目】已知函數(shù) (k為常數(shù)，e=2.71828…是自然對數(shù)的底數(shù)），曲線y=f（x）在點(diǎn)（1，f（1））處的切線與x軸平行．
（1）求k的值；
（2）求f（x）的單調(diào)區(qū)間；
（3）設(shè)g（x）=（x2+x）f′（x），其中f′（x）為f（x）的導(dǎo)函數(shù)．證明：對任意x＞0，g（x）＜1+e﹣2 ．

Answer 1

【答案】
（1）解：∵f′（x）= ，x∈（0，+∞），

且y=f（x）在（1，f（1））處的切線與x軸平行，

∴f′（1）=0，

∴k=1；

（2）解：由（1）得：f′（x）= （1﹣x﹣xlnx），x∈（0，+∞），

令h（x）=1﹣x﹣xlnx，x∈（0，+∞），

當(dāng)x∈（0，1）時，h（x）＞0，當(dāng)x∈（1，+∞）時，h（x）＜0，

又ex＞0，

∴x∈（0，1）時，f′（x）＞0，

x∈（1，+∞）時，f′x）＜0，

∴f（x）在（0，1）遞增，在（1，+∞）遞減；

（3）證明：∵g（x）=（x2+x）f′（x），

∴g（x）= （1﹣x﹣xlnx），x∈（0，+∞），

∴x＞0，g（x）＜1+e﹣21﹣x﹣xlnx＜ （1+e﹣2），

由（2）h（x）=1﹣x﹣xlnx，x∈（0，+∞），

∴h′（x）=﹣（lnx﹣lne﹣2），x∈（0，+∞），

∴x∈（0，e﹣2）時，h′（x）＞0，h（x）遞增，

x∈（e﹣2，+∞）時，h（x）＜0，h（x）遞減，

∴h（x）max=h（e﹣2）=1+e﹣2，

∴1﹣x﹣xlnx≤1+e﹣2，

設(shè)m（x）=ex﹣（x+1），

∴m′（x）=ex﹣1=ex﹣e0，

∴x∈（0，+∞）時，m′（x）＞0，m（x）遞增，

∴m（x）＞m（0）=0，

∴x∈（0，+∞）時，m（x）＞0，

即 ＞1，

∴1﹣x﹣xlnx≤1+e﹣2＜ （1+e﹣2），

∴x＞0，g（x）＜1+e﹣2

【解析】（1）先求出f′（x）= ，x∈（0，+∞），由y=f（x）在（1，
f（1））處的切線與x軸平行，得f′（1）=0，從而求出k=1；（2）由（Ⅰ）得：f′（x）= （1﹣x﹣xlnx），x∈（0，+∞），令h（x）=1﹣x﹣xlnx，x∈（0，+∞），求出h（x）的導(dǎo)數(shù)，從而得f（x）在（0，1）遞增，在（1，+∞）遞減；（3）因g（x）= （1﹣x﹣xlnx），x∈（0，+∞），由（Ⅱ）h（x）=1﹣x﹣xlnx，x∈（0，+∞），得1﹣x﹣xlnx≤1+e﹣2 ， 設(shè)m（x）=ex﹣（x+1），得m（x）＞m（0）=0，進(jìn)而1﹣x﹣xlnx≤1+e﹣2＜ （1+e﹣2），問題得以證明．
【考點(diǎn)精析】解答此題的關(guān)鍵在于理解利用導(dǎo)數(shù)研究函數(shù)的單調(diào)性的相關(guān)知識，掌握一般的,函數(shù)的單調(diào)性與其導(dǎo)數(shù)的正負(fù)有如下關(guān)系： 在某個區(qū)間內(nèi)，(1)如果，那么函數(shù)在這個區(qū)間單調(diào)遞增；(2)如果，那么函數(shù)在這個區(qū)間單調(diào)遞減，以及對函數(shù)的最大(小)值與導(dǎo)數(shù)的理解，了解求函數(shù)在上的最大值與最小值的步驟：（1）求函數(shù)在內(nèi)的極值；（2）/span>將函數(shù)的各極值與端點(diǎn)處的函數(shù)值，比較，其中最大的是一個最大值，最小的是最小值．