已知函数f(x)=1+ln(x+1)x.(x>0)
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解题思路:(1)直接求函数f(x)的导函数,化简导函数分子,判断正负即可;

(2)可以先利用特殊值x=1先尝试k的可能值,然后用导数的方法予以证明;

或者构造新函数将问题转化为求函数最值,利用函数的导数去研究函数的最值即可.

(1)函数f(x)=

1+ln(x+1)

x

∴f′(x)=[1

x2[

x/x+1]-1-ln(x+1)]=-[1

x2[

x/x+1]+ln(x+1)].

由x>0,x2>0,[x/x+1]>0,ln(x+1)>0,得f′(x)<0.

因此函数f(x)在区间(0,+∞)上是减函数.

(2)解法一:当x>0时,f(x)>[k/x+1]恒成立,令x=1有k<2[1+ln2].

又k为正整数.则k的最大值不大于3.

下面证明当k=3时,f(x)>[k/x+1](x>0)恒成立.

即证明x>0时(x+1)ln(x+1)+1-2x>0恒成立.

令g(x)=(x+1)ln(x+1)+1-2x,

则g′(x)=ln(x+1)-1.

当x>e-1时,g′(x)>0;当0<x<e-1时,g′(x)<0.

∴当x=e-1时,g(x)取得最小值g(e-1)=3-e>0.

∴当x>0时,(x+1)ln(x+1)+1-2x>0恒成立.

因此正整数k的最大值为3.

解法二:当x>0时,f(x)>[k/x+1]恒成立.

即h(x)=

(x+1)[1+ln(x+1)]

x>k对x>0恒成立.

即h(x)(x>0)的最小值大于k.

由h′(x)=

x−1−ln(x+1)

x2,记Φ(x)=x-1-ln(x+1).(x>0)

则Φ′(x)=[x/x+1]>0,

∴Φ(x)在(0,+∞)上连续递增.

又Φ(2)=1-ln3<0,Φ(3)=2-2ln2>0,

∴Φ(x)=0存在惟一实根a,且满足:a∈(2,3),a=1+ln(a+1),

由x>a时,Φ(x)>0,h′(x)>0;0<x<a时,Φ(x)<0,h′(x)<0知:

h(x)(x>0)的最小值为h(a)=

(a+1)[1+ln(a+1)]

a=a+1∈(3,4).

因此正整数k的最大值为3.

点评:

本题考点: 导数在最大值、最小值问题中的应用;利用导数研究函数的单调性.

考点点评: 本题考查函数的导数在最大值、最小值中的应用,以及函数的导数法研究函数的单调性,同时转化思想是解决此类恒成立问题的“良方”.