- 综合法与分析法证明不等式
- 共468题
已知函数,g(x)=lnx+ax2+bx,函数g(x)的图象在点(1,g(1))处的切线平行于x轴.
(Ⅰ)确定a与b的关系;
(Ⅱ)试讨论函数g(x)的单调性;
(Ⅲ)证明:对任意n∈N*,都有ln(1+n)>+
+
…+
成立.
正确答案
解:(Ⅰ)依题意得g(x)=lnx+ax2+bx,
则g′(x)=+2ax+b,
由函数g(x)的图象在点(1,g(1))处的切线平行于x轴得:g′(1)=1+2a+b=0,
∴b=-2a-1;…(3分)
(Ⅱ)由(Ⅰ)得g′(x)=
∵函数g(x)的定义域为(0,+∞)
∴①当a≤0时,2ax-1<0在(0,+∞)上恒成立,
由g′(x)>0得0<x<1,由g′(x)<0得x>1,
即函数g(x)在(0,1)上单调递增,在(1,+∞)单调递减;
②当a>0时,令g′(x)=0得x=1或x=,
若<1,即a>
时,由g′(x)>0得x>1或0<x<
,由g′(x)<0得
<x<1,
即函数g(x)在(0,),(1,+∞)上单调递增,在(
,1)单调递减;
若>1,即0<a<
时,由g′(x)>0得x>
或0<x<1,由g′(x)<0得1<x<
,
即函数g(x)在(0,1),(,+∞)上单调递增,在(1,
)单调递减;
若=1,即a=
时,在(0,+∞)上恒有g′(x)≥0,
即函数g(x)在(0,+∞)上单调递增,
综上得:当a≤0时,函数g(x)在(0,1)上单调递增,在(1,+∞)单调递减;
当0<a<时,函数g(x)在(0,1)单调递增,在(1,
)单调递减;在(
,+∞)上单调递增;
当a=时,函数g(x)在(0,+∞)上单调递增,
当a>时,函数g(x)在(0,
)上单调递增,在(
,1)单调递减;在(1,+∞)上单调递增;
(Ⅲ)由(Ⅱ)知当a=1时,函数g(x)=lnx+x2-3x在(1,+∞)单调递增,
∴lnx+x2-3x≥g(1)=-2,即lnx≥-x2+3x-2=-(x-1)(x-2),
令x=1+,则ln(1+
)>
-
,
∴ln(1+1)+ln(1+)+…+ln(1+
)>1-
+
-
+…+
-
,
∴ln(1+n)>+
+
+…+
>
+
+
…+
.
解析
解:(Ⅰ)依题意得g(x)=lnx+ax2+bx,
则g′(x)=+2ax+b,
由函数g(x)的图象在点(1,g(1))处的切线平行于x轴得:g′(1)=1+2a+b=0,
∴b=-2a-1;…(3分)
(Ⅱ)由(Ⅰ)得g′(x)=
∵函数g(x)的定义域为(0,+∞)
∴①当a≤0时,2ax-1<0在(0,+∞)上恒成立,
由g′(x)>0得0<x<1,由g′(x)<0得x>1,
即函数g(x)在(0,1)上单调递增,在(1,+∞)单调递减;
②当a>0时,令g′(x)=0得x=1或x=,
若<1,即a>
时,由g′(x)>0得x>1或0<x<
,由g′(x)<0得
<x<1,
即函数g(x)在(0,),(1,+∞)上单调递增,在(
,1)单调递减;
若>1,即0<a<
时,由g′(x)>0得x>
或0<x<1,由g′(x)<0得1<x<
,
即函数g(x)在(0,1),(,+∞)上单调递增,在(1,
)单调递减;
若=1,即a=
时,在(0,+∞)上恒有g′(x)≥0,
即函数g(x)在(0,+∞)上单调递增,
综上得:当a≤0时,函数g(x)在(0,1)上单调递增,在(1,+∞)单调递减;
当0<a<时,函数g(x)在(0,1)单调递增,在(1,
)单调递减;在(
,+∞)上单调递增;
当a=时,函数g(x)在(0,+∞)上单调递增,
当a>时,函数g(x)在(0,
)上单调递增,在(
,1)单调递减;在(1,+∞)上单调递增;
(Ⅲ)由(Ⅱ)知当a=1时,函数g(x)=lnx+x2-3x在(1,+∞)单调递增,
∴lnx+x2-3x≥g(1)=-2,即lnx≥-x2+3x-2=-(x-1)(x-2),
令x=1+,则ln(1+
)>
-
,
∴ln(1+1)+ln(1+)+…+ln(1+
)>1-
+
-
+…+
-
,
∴ln(1+n)>+
+
+…+
>
+
+
…+
.
已知x,y,z均为正实数,证明:
①2x2+(y+z)2≥(x+y+z)2;
②+
+
≤
.
正确答案
证明:①∵x,y,z均为正实数,
∴2x2+(y+z)2-(x+y+z)2
=
=
=>0,
∴2x2+(y+z)2≥(x+y+z)2;
②由①知:2x2+(y+z)2≥(x+y+z)2,
∴,
∴≤
,
同理,
≤
,
∴+
+
≤+
+
=+
+
=-
=
≤.
∴+
+
≤
.
解析
证明:①∵x,y,z均为正实数,
∴2x2+(y+z)2-(x+y+z)2
=
=
=>0,
∴2x2+(y+z)2≥(x+y+z)2;
②由①知:2x2+(y+z)2≥(x+y+z)2,
∴,
∴≤
,
同理,
≤
,
∴+
+
≤+
+
=+
+
=-
=
≤.
∴+
+
≤
.
若1<a<b,求证0<<1.
正确答案
证明:∵1<a<b,
∴b+1>a+1>0,b-1>a-1>0,
∴>0,
∵-1=
<0,
∴<1,
∴0<<1.
解析
证明:∵1<a<b,
∴b+1>a+1>0,b-1>a-1>0,
∴>0,
∵-1=
<0,
∴<1,
∴0<<1.
设函数f(x)=|2x+1|-|x-2|,∃x∈R,使得f(x)≤t2-t成立,求实数t的取值范围.
正确答案
解:因为f(x)=|2x+1|-|x-2|,
所以,当x<-时,f(x)=-2x-1-(2-x)=-3-x,f(x)≥-3+
=-
;
当-≤x≤2时,f(x)=3x-1,-
≤f(x)≤5;
当x>2时,f(x)=x+3,f(x)>5;
综上所述,f(x)min=f(-)=-
;
存在x∈R,使得f(x)≤t2-t成立,只须使t2-
t≥f(x)min=-
,
解不等式2t2-11t+5≥0得t≤或t≥5,
所以,实数t的取值范围为(-∞,]∪[5,+∞).
解析
解:因为f(x)=|2x+1|-|x-2|,
所以,当x<-时,f(x)=-2x-1-(2-x)=-3-x,f(x)≥-3+
=-
;
当-≤x≤2时,f(x)=3x-1,-
≤f(x)≤5;
当x>2时,f(x)=x+3,f(x)>5;
综上所述,f(x)min=f(-)=-
;
存在x∈R,使得f(x)≤t2-t成立,只须使t2-
t≥f(x)min=-
,
解不等式2t2-11t+5≥0得t≤或t≥5,
所以,实数t的取值范围为(-∞,]∪[5,+∞).
设n∈N,求证:
(1)-1<
+
+…+
<
;
(2)<
×
×…×
<
.
正确答案
证明:(1)①n=1时,结论成立;
②假设n=k时,结论成立,即-1<
+
+…+
<
,
n=k+1时,-1+
<
+
+…+
+
<
+
,
∵+
+…+
+
<
+
<
<
=
,
+
+…+
+
>
-1+
=
-1>
-1,
∴当n=k+1时,不等式也成立.
由①②可知,不等式成立;
(2)∵4n2-1<4n2,即(2n+1)(2n-1)<(2n)2.即<
,
∴(×
×…×
)2<
×
×…×
×
×
×…×
=
,
∴×
×…×
<
(n∈N*).
×
×…×
>
×
×…×
=
,
∴<
×
×…×
<
.
解析
证明:(1)①n=1时,结论成立;
②假设n=k时,结论成立,即-1<
+
+…+
<
,
n=k+1时,-1+
<
+
+…+
+
<
+
,
∵+
+…+
+
<
+
<
<
=
,
+
+…+
+
>
-1+
=
-1>
-1,
∴当n=k+1时,不等式也成立.
由①②可知,不等式成立;
(2)∵4n2-1<4n2,即(2n+1)(2n-1)<(2n)2.即<
,
∴(×
×…×
)2<
×
×…×
×
×
×…×
=
,
∴×
×…×
<
(n∈N*).
×
×…×
>
×
×…×
=
,
∴<
×
×…×
<
.
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