已知函数f(x)=ln⁡x−nx(n>0)f(x)=\ln x-nx(n > 0)的最大值为g(n)g(n),则使g(n)−n+2>0g(n)-n+2 > 0成立的nn的取值范围为( )
A. (0,1)(0,1)
B. (0,+∞)(0,+∞)
C. (0,14)\left( \left. 0, \dfrac{1}{4} \right. \right)
D. [12,+∞)\left[ \left. \dfrac{1}{2},+∞ \right. \right)

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完整解法

1. 求出函数 $f(x)$ 的最大值 $g(n)$

函数 f(x)=ln⁡x−nxf(x) = \ln x - nx 的定义域为 (0,+∞)(0, +\infty)。
对其求导得:
f′(x)=1x−n=1−nxxf'(x) = \frac{1}{x} - n = \frac{1 - nx}{x}
由于 n>0n > 0,令 f′(x)=0f'(x) = 0,解得 x=1nx = \frac{1}{n}。
当 x∈(0,1n)x \in \left(0, \frac{1}{n}\right) 时,f′(x)>0f'(x) > 0,f(x)f(x) 单调递增;
当 x∈(1n,+∞)x \in \left(\frac{1}{n}, +\infty\right) 时,f′(x)<0f'(x) < 0,f(x)f(x) 单调递减。
因此,当 x=1nx = \frac{1}{n} 时,f(x)f(x) 取得最大值,即:
g(n)=f(1n)=ln⁡(1n)−n⋅1n=−ln⁡n−1g(n) = f\left(\frac{1}{n}\right) = \ln\left(\frac{1}{n}\right) - n \cdot \frac{1}{n} = -\ln n - 1

2. 将 $g(n)$ 代入不等式并求解 $n$ 的取值范围

将 g(n)=−ln⁡n−1g(n) = -\ln n - 1 代入不等式 g(n)−n+2>0g(n) - n + 2 > 0,得:
−ln⁡n−n+1>0  ⟹  ln⁡n+n−1<0-\ln n - n + 1 > 0 \implies \ln n + n - 1 < 0
构造函数 h(n)=ln⁡n+n−1h(n) = \ln n + n - 1 (n>0n > 0)。
求导得:
h′(n)=1n+1h'(n) = \frac{1}{n} + 1
因为 n>0n > 0,所以 h′(n)>0h'(n) > 0,即 h(n)h(n) 在 (0,+∞)(0, +\infty) 上单调递增。
又因为 h(1)=ln⁡1+1−1=0h(1) = \ln 1 + 1 - 1 = 0,
所以当 0<n<10 < n < 1 时,h(n)<h(1)=0h(n) < h(1) = 0,不等式成立。
故 nn 的取值范围为 (0,1)(0, 1)。
因此,正确答案为 A。

答案

A

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