已知函数f(x)=(x+1)lnx-x+1. (Ⅰ)若xf′(x)≤x2+ax+1,求a的取值范围; (Ⅱ)证明:(x-1)f(x)≥0.
问题描述:
已知函数f(x)=(x+1)lnx-x+1.
(Ⅰ)若xf′(x)≤x2+ax+1,求a的取值范围;
(Ⅱ)证明:(x-1)f(x)≥0.
答
(Ⅰ)函数的定义域为(0,+∞)
求导函数,可得f′(x)=
+lnx−1=lnx+x+1 x
,…(2分)1 x
∴xf′(x)=xlnx+1,
题设xf′(x)≤x2+ax+1等价于lnx-x≤a,
令g(x)=lnx-x,则g′(x)=
−1.…(4分)1 x
当0<x<1时,g′(x)>0;当x≥1时,g′(x)≤0,
∴x=1是g(x)的最大值点,
∴g(x)≤g(1)=-1.…(6分)
综上,a的取值范围是[-1,+∞).…(7分)
(Ⅱ)由(Ⅰ)知,g(x)≤g(1)=-1,即lnx-x+1≤0;
当0<x<1时,f(x)=(x+1)lnx-x+1=xlnx+(lnx-x+1)≤0;…(10分)
当x≥1时,f(x)=lnx+(xlnx-x+1)=lnx+x(lnx+
-1)≥01 x
所以(x-1)f(x)≥0…(13分)