- 不等式
- 共1649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.
已知a,b,c都是正实数,求证(1)≥a+b+c.
正确答案
证明:(1)要证
即证:a2≥2ab-b2
即证:(a-b)2≥0
显然成立,故得证;
(2)∵a,b,c都是正实数,
∴,
相加,化简得≥a+b+c.
解析
证明:(1)要证
即证:a2≥2ab-b2
即证:(a-b)2≥0
显然成立,故得证;
(2)∵a,b,c都是正实数,
∴,
相加,化简得≥a+b+c.
已知a>b>0,求证:<
<
.
正确答案
证明:由a>b>0,-
=(a-b)(
-
)
=(a-b)•=-
<0,
即有<
;
又-
=(a-b)(
-
)
=(a-b)•=-
<0,
即有<
.
则有<
<
成立.
解析
证明:由a>b>0,-
=(a-b)(
-
)
=(a-b)•=-
<0,
即有<
;
又-
=(a-b)(
-
)
=(a-b)•=-
<0,
即有<
.
则有<
<
成立.
已知x1,x2,x3为正实数,若x1+x2+x3=1,求证:.
正确答案
证明:∵x1,x2,x3为正实数,
∴,
,
,
∴三式相加,可得+x3≥2(x1+x2+x3),
∵若x1+x2+x3=1,∴.
解析
证明:∵x1,x2,x3为正实数,
∴,
,
,
∴三式相加,可得+x3≥2(x1+x2+x3),
∵若x1+x2+x3=1,∴.
已知实数a、b满足0<a<1,0<b<1,求证:+
+
+
≥2
.
正确答案
证明:建立如图所示的坐标系,正方形的边长为1,则O(0,0),A(1,0),B(1,1),C(0,1),正方形内取点D(a,b),a、b满足0<a<1,0<b<1,
+
+
+
表示OD+AD+CD+BD,利用OD+BD≥OB,AD+CD≥AC,
可得OD+AD+CD+BD≥OB+AC=2,
∴+
+
+
≥2
.
解析
证明:建立如图所示的坐标系,正方形的边长为1,则O(0,0),A(1,0),B(1,1),C(0,1),正方形内取点D(a,b),a、b满足0<a<1,0<b<1,
+
+
+
表示OD+AD+CD+BD,利用OD+BD≥OB,AD+CD≥AC,
可得OD+AD+CD+BD≥OB+AC=2,
∴+
+
+
≥2
.
已知函数f(x)=ax+-lnx.
(1)当a≤时,试讨论函数f(x)的单调性;
(2)证明:对任意的n∈N+,有+
+…+
+
<
.
正确答案
(1)解:∵f(x)=ax+-lnx,
∴f′(x)=(x>0)
①a≤0时,f(x)在(0,1)是增函数,在(1,+∞)是减函数;
②0<a<时,f(x)在(0,1),(
,+∞)是增函数,在(1,
)是减函数;
③a=时,f(x)在(0,+∞)是增函数;
(2)证明:由(1)知a=时,f(x)在(0,+∞)是增函数.
x≥1时,f(x)≥f(1)=0,
∴lnx≤(x-
),
∴lnn≤(n-
),
∴≤
(1-
),
∵>
=
-
,
∴+
+…+
+
<
[n-(1-
+
-
+…+
-
)]=
.
解析
(1)解:∵f(x)=ax+-lnx,
∴f′(x)=(x>0)
①a≤0时,f(x)在(0,1)是增函数,在(1,+∞)是减函数;
②0<a<时,f(x)在(0,1),(
,+∞)是增函数,在(1,
)是减函数;
③a=时,f(x)在(0,+∞)是增函数;
(2)证明:由(1)知a=时,f(x)在(0,+∞)是增函数.
x≥1时,f(x)≥f(1)=0,
∴lnx≤(x-
),
∴lnn≤(n-
),
∴≤
(1-
),
∵>
=
-
,
∴+
+…+
+
<
[n-(1-
+
-
+…+
-
)]=
.
已知b、c是实数,函数f(x)=x2+bx+c对任意α、β∈R有f(sinα)≥0且f(2+cosβ)≤0.
(1)求f(1)的值;
(2)证明:c≥3.
正确答案
(1)解:对任意α,β∈R,有-1≤sinα≤1,1≤2+cosβ≤3.
因为f(sinα)≥0且f(2+cosβ)≤0,
所以f(1)≥0且f(1)≤0,
所以,f(1)=0. …(2分)
(2)证明:因为f(1)=0,所以1+b+c=0,即b=-1-c.
因为1≤2+cosβ≤3,f(2+cosβ)≤0,
所以f(3)≤0.
即32+3b+c≤0,有9+3(-l-c)+c≤0,
所以,c≥3. …(4分)
解析
(1)解:对任意α,β∈R,有-1≤sinα≤1,1≤2+cosβ≤3.
因为f(sinα)≥0且f(2+cosβ)≤0,
所以f(1)≥0且f(1)≤0,
所以,f(1)=0. …(2分)
(2)证明:因为f(1)=0,所以1+b+c=0,即b=-1-c.
因为1≤2+cosβ≤3,f(2+cosβ)≤0,
所以f(3)≤0.
即32+3b+c≤0,有9+3(-l-c)+c≤0,
所以,c≥3. …(4分)
已知a,b,c∈(0,1),求证:(1-a)b,(1-b)c,(1-c)a中至少有一个不大于.
正确答案
证明:反证法假设(1-a)b,(1-b)c,(1-c)a中都大于
(1-a)b> (1-b)c>
(1-c)a>
即
①
②
③
①②③相加:
由基本不等式a+b≥2
④
⑤
⑥
④⑤⑥三式相加
与矛盾所以假设不成立∴命题得证∴(1-a)b,(1-b)c,(1-c)a中至少有一个不大于
.
解析
证明:反证法假设(1-a)b,(1-b)c,(1-c)a中都大于
(1-a)b> (1-b)c>
(1-c)a>
即
①
②
③
①②③相加:
由基本不等式a+b≥2
④
⑤
⑥
④⑤⑥三式相加
与矛盾所以假设不成立∴命题得证∴(1-a)b,(1-b)c,(1-c)a中至少有一个不大于
.
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