已知函数f(x)=lnx-mx+m,m∈R.(Ⅰ)求函数f(x)的单调区间;(Ⅱ)若f(x)≤0在(0,+∞)上恒成立
已知函数f(x)=lnx-mx+m,m∈R.(Ⅰ)求函数f(x)的单调区间;(Ⅱ)若f(x)≤0在(0,+∞)上恒成立,求实数m的取值范围;(Ⅲ)在(Ⅱ)的条件下,证明:...
已知函数f(x)=lnx-mx+m,m∈R.(Ⅰ)求函数f(x)的单调区间;(Ⅱ)若f(x)≤0在(0,+∞)上恒成立,求实数m的取值范围;(Ⅲ)在(Ⅱ)的条件下,证明:对任意的0<a<b,f(b)?f(a)b?a≤1a-1.
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( I)定义域为(0,∞),f′(x)=
?m=
,
当m≤0时,f′(x)=
>0(x>0),∴f(x)在(0,+∞)上单调递增;
当m>0时,令f′(x)=
>0,得0<x<
,∴f(x)在(0,
)上单调递增;
令f′(x)=
<0,得x>
,
∴f(x)在(
,+∞)上单调递减.
∴当m≤0时,f(x)的单调增区间是(0,+∞),无单调减区间;
当m>0时,f(x)的单调增区间是(0,
),单调减区间是(
,+∞).
( II)由( I)知,当m≤0时,f(x)在(0,+∞)上单调递增,
且f(e)=lne-me+m=1+m(1-e)>0,
∴f(x)≤0在(0,+∞)上不恒成立;
当m>0时,由( I)得f(x)max=f(
)=?lnm?1+m,
若使f(x)≤0在(0,+∞)上恒成立,只需-lnm-1+m≤0,
令g(m)=-lnm-1+m,g′(m)=
,
∴当m∈(0,1)时,g'(m)<0,
当m∈(1,+∞)时,g'(m)>0,
∴g(m)min=g(1)=0,∴只有m=1符合题意,
综上得,m=1.
( III)由( II)知m=1,
∴
=
?1=
?
?1,
∵b>a>0,∴
>1,由( II)得,当x∈(0,+∞)时,lnx≤x-1,
∴ln
≤
?1,
∵
>1,∴
≤1,
∵
>0,∴
?
1 |
x |
1?mx |
x |
当m≤0时,f′(x)=
1?mx |
x |
当m>0时,令f′(x)=
1?mx |
x |
1 |
m |
1 |
m |
令f′(x)=
1?mx |
x |
1 |
m |
∴f(x)在(
1 |
m |
∴当m≤0时,f(x)的单调增区间是(0,+∞),无单调减区间;
当m>0时,f(x)的单调增区间是(0,
1 |
m |
1 |
m |
( II)由( I)知,当m≤0时,f(x)在(0,+∞)上单调递增,
且f(e)=lne-me+m=1+m(1-e)>0,
∴f(x)≤0在(0,+∞)上不恒成立;
当m>0时,由( I)得f(x)max=f(
1 |
m |
若使f(x)≤0在(0,+∞)上恒成立,只需-lnm-1+m≤0,
令g(m)=-lnm-1+m,g′(m)=
m?1 |
m |
∴当m∈(0,1)时,g'(m)<0,
当m∈(1,+∞)时,g'(m)>0,
∴g(m)min=g(1)=0,∴只有m=1符合题意,
综上得,m=1.
( III)由( II)知m=1,
∴
f(b)?f(a) |
b?a |
lnb?lna |
b?a |
1 |
a |
ln
| ||
|
∵b>a>0,∴
b |
a |
∴ln
b |
a |
b |
a |
∵
b |
a |
ln
| ||
|
∵
1 |
a |
1 |
a |