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题型:简答题
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简答题

已知函数f(x)是(0,+∞)上可导函数,且xf′(x)>f(x)在x>0时恒成立,又g(x)=ln(1+x)-x(x>-1)

①求g(x)的最值

②求证x1>0,x2>0时f(x1+x2)>f(x1)+f(x2)并猜想一个一般结论,加以证明

③求证

正确答案

解:①∵g′(x)=-1=-

∵当-1<x<0时,g′(x)>0,

∴g(x)在(-1,0)上单调递增;

当x>0时,g′(x)<0,g(x)在(0,+∞)上单调递减;

∴当x=0时,g(x)=ln(1+x)-x取得极大值,由极值的唯一性知,也是最大值,无最小值.

∴g(x)max=g(0)=0.

②∵函数f(x)是(0,+∞)上可导函数,且xf′(x)>f(x)在x>0时恒成立,

令h(x)=,则h′(x)=>0在x>0时恒成立,

∴函数h(x)=在(0,+∞)上是增函数.

∴当x1>0,x2>0时,有x1+x2>0,

∴h(x1+x2)>h(x1),即

∴x1f(x1+x2)>(x1+x2)f(x1),

同理可得x2f(x1+x2)>(x1+x2)f(x2),

∴(x1+x2)f(x1+x2)>(x1+x2)(f(x1)+f(x2)),

∴f(x1+x2)>f(x1)+f(x2)(x1>0,x2>0).

于是可猜想:xi>0(i=1,2,3,…,n)时,有:f(x1)+f(x2)+f(x3)+…+f(xn)<f(x1+x2+x3+…xn)(n≥2)恒成立.

下面证明:则当n=2时,由f(x1+x2)>f(x1)+f(x2)(x1>0,x2>0)知结论成立;

假设n=k时,结论成立,即f(x1)+f(x2)+f(x3)+…+f(xk)<f(x1+x2+x3+…xk),

则n=k+1时,f(x1)+f(x2)+f(x3)+…+f(xk)+f(xk+1)<f(x1+x2+x3+…xk)+f(xk+1)<f(x1+x2+x3+…xk+1),

即n=k+1时,结论也成立,

综上所述,xi>0(i=1,2,3,…,n)时,有:f(x1)+f(x2)+f(x3)+…+f(xn)<f(x1+x2+x3+…xn)(n≥2)恒成立.

③用数学归纳法证明:

(ⅰ)当n=1时,左=ln22=ln4,

右==,由于ln4>1>

ln4>,即原不等式成立.

(ⅱ)假设n=k时,命题成立.即:

ln22+ln32+…+ln(k+1)2

那么:ln22+ln32+…+ln(k+1)2+ln[(k+1)+1]2+ln[(k+1)+1]2

=-++ln[(k+1)+1]2

=+•(-)+ln(k+2)2

=++ln(k+2)2

这就是说,当n=k+1时,命题也成立.

由(ⅰ)(ⅱ)可知,对一切n∈*,都有ln22+ln32+…+ln(n+1)2成立.

解析

解:①∵g′(x)=-1=-

∵当-1<x<0时,g′(x)>0,

∴g(x)在(-1,0)上单调递增;

当x>0时,g′(x)<0,g(x)在(0,+∞)上单调递减;

∴当x=0时,g(x)=ln(1+x)-x取得极大值,由极值的唯一性知,也是最大值,无最小值.

∴g(x)max=g(0)=0.

②∵函数f(x)是(0,+∞)上可导函数,且xf′(x)>f(x)在x>0时恒成立,

令h(x)=,则h′(x)=>0在x>0时恒成立,

∴函数h(x)=在(0,+∞)上是增函数.

∴当x1>0,x2>0时,有x1+x2>0,

∴h(x1+x2)>h(x1),即

∴x1f(x1+x2)>(x1+x2)f(x1),

同理可得x2f(x1+x2)>(x1+x2)f(x2),

∴(x1+x2)f(x1+x2)>(x1+x2)(f(x1)+f(x2)),

∴f(x1+x2)>f(x1)+f(x2)(x1>0,x2>0).

于是可猜想:xi>0(i=1,2,3,…,n)时,有:f(x1)+f(x2)+f(x3)+…+f(xn)<f(x1+x2+x3+…xn)(n≥2)恒成立.

下面证明:则当n=2时,由f(x1+x2)>f(x1)+f(x2)(x1>0,x2>0)知结论成立;

假设n=k时,结论成立,即f(x1)+f(x2)+f(x3)+…+f(xk)<f(x1+x2+x3+…xk),

则n=k+1时,f(x1)+f(x2)+f(x3)+…+f(xk)+f(xk+1)<f(x1+x2+x3+…xk)+f(xk+1)<f(x1+x2+x3+…xk+1),

即n=k+1时,结论也成立,

综上所述,xi>0(i=1,2,3,…,n)时,有:f(x1)+f(x2)+f(x3)+…+f(xn)<f(x1+x2+x3+…xn)(n≥2)恒成立.

③用数学归纳法证明:

(ⅰ)当n=1时,左=ln22=ln4,

右==,由于ln4>1>

ln4>,即原不等式成立.

(ⅱ)假设n=k时,命题成立.即:

ln22+ln32+…+ln(k+1)2

那么:ln22+ln32+…+ln(k+1)2+ln[(k+1)+1]2+ln[(k+1)+1]2

=-++ln[(k+1)+1]2

=+•(-)+ln(k+2)2

=++ln(k+2)2

这就是说,当n=k+1时,命题也成立.

由(ⅰ)(ⅱ)可知,对一切n∈*,都有ln22+ln32+…+ln(n+1)2成立.

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题型: 单选题
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单选题

用数学归纳法证明34n+1+52n+1(n∈N)能被8整除时,当n=k+1时34(k+1)+1+52(k+1)+1可变形(  )

A56×34k+1+25(34k+1+52k+1

B34k+1+52k+1

C34×34k+1+52×52k+1

D25(34k+1+52k+1

正确答案

A

解析

解:当n=k+1时34(k+1)+1+52(k+1)+1=34×34k+1+25×52k+1=56×34k+1+25(34k+1+52k+1)两个表达式都能被8整除,

故选A.

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题型:简答题
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简答题

是否存在常数a,b 使得2+4+6+…+(2n)=an2+bn对一切n∈N*恒成立?若存在,求出a,b的值,并用数学归纳法证明;若不存在,说明理由.

正确答案

解:取n=1和2,得解得,…(4分)

即2+4+6+…+(2n)=n2+n.

以下用数学归纳法证明:

(1)当n=1时,已证.…(6分)

(2)假设当n=k,k∈N*时等式成立即2+4+6+…+(2k)=k2+k …(8分)

那么,当n=k+1 时有2+4+6+…+(2k)+(2k+2)=k2+k+(2k+2)…(10分)

=(k2+2k+1)+(k+1)=(k+1)2+(k+1)…(12分)

就是说,当n=k+1 时等式成立…(13分)

根据(1)(2)知,存在,使得任意n∈N*等式都成立…(15分)

解析

解:取n=1和2,得解得,…(4分)

即2+4+6+…+(2n)=n2+n.

以下用数学归纳法证明:

(1)当n=1时,已证.…(6分)

(2)假设当n=k,k∈N*时等式成立即2+4+6+…+(2k)=k2+k …(8分)

那么,当n=k+1 时有2+4+6+…+(2k)+(2k+2)=k2+k+(2k+2)…(10分)

=(k2+2k+1)+(k+1)=(k+1)2+(k+1)…(12分)

就是说,当n=k+1 时等式成立…(13分)

根据(1)(2)知,存在,使得任意n∈N*等式都成立…(15分)

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题型: 单选题
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单选题

用数学归纳法证明3k≥n3(n≥3,n∈N)第一步应验证(  )

An=1

Bn=2

Cn=3

Dn=4

正确答案

C

解析

解:根据数学归纳法的步骤,首先要验证当n取第一个值时命题成立;

∵n≥3,n∈N

∴第一步应验证n=3.

故选:C.

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题型:简答题
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简答题

已知数列,…,的前n项和为Sn

(1)计算S1,S2,S3,S4,根据计算结果,猜想Sn的表达式,并用数学归纳法进行证明;

(2)试用其它方法求Sn

正确答案

解:(1)因为 

可以看出,上面表示四个结果的分数中,分子与项数n一致,分母可用项数n表示为3n+1.于是猜想.…(6分)

下面用数学归纳法证明这个猜想.

ⅰ当n=1时,左边=,右边=,猜想成立.

ⅱ假设n=k(k∈N*)时,猜想成立,即

那么===

所以当n=k+1时,猜想也成立.

根据ⅰ和ⅱ,可知猜想对任何n∈N*时都成立.…(12分)

(2)=

=…(16分)

解析

解:(1)因为 

可以看出,上面表示四个结果的分数中,分子与项数n一致,分母可用项数n表示为3n+1.于是猜想.…(6分)

下面用数学归纳法证明这个猜想.

ⅰ当n=1时,左边=,右边=,猜想成立.

ⅱ假设n=k(k∈N*)时,猜想成立,即

那么===

所以当n=k+1时,猜想也成立.

根据ⅰ和ⅱ,可知猜想对任何n∈N*时都成立.…(12分)

(2)=

=…(16分)

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