- 比较法
- 共468题
已知函数f(x)=2lnx-x2,
(1)若方程f(x)+m=0在[,e]内两个不等的实根时,求实数m的取值范围;
(2)如果g(x)=f(x)-ax的图像与x轴交于两点A(x1,0),B(x2,0),且0<x1<x2,求证:g′(px1+qx2)<0, (其中p,q是正常数,p+q=1,p≤q)。
正确答案
解:(1),
,
∴当x∈时,f′(x)>0,f(x)在
为增函数,
当x∈(1,e)时,f′(x)<0,f(x)在(1,e)为减函数,
∴当x=1时,f(x)有极大值,也为最大值,f(1)=-1,
又,
,
∴,∴
。
(2),
又f(x)-ax=0有两个不等的实根,则,
两式相减得,
∵p+q=1,p≤q ,∴2p≤1,
又,
∴,
要证,
只需证:,
只需证:,
令,只需证
在(0,1)上恒成立,
又,
,
∴t<1,故u′(t)>0,所以u(t)在(0,1)上单调递增,则u(t)<u(1)=0,
,
从而,从而原不等式得证。
有一杯糖水,重b克,其中含糖a克,现在向糖水中再加m克糖,此时糖水变得更甜了,(其中a,b,m∈
R+)。
(1)请从上面事例中提炼出一个不等式;(要求:①使用题目中字母;②标明字母应满足条件)
(2)利用你学过的证明方法对提炼出的不等式进行证明。
正确答案
(1)解:;
(2)证明:用综合法证明:
,
因为b>a,所以a-b<0,所以,
因此,。
设函数f(x)=xlnx(x>0).
(1)求函数f(x)的最小值;
(2)设F(x)=ax2+f'(x)(a∈R),讨论函数F(x)的单调性;
(3)斜率为k的直线与曲线y=f'(x)交于A(x1,y1)、B(x2,y2)(x1<x2)两点,求证:.
正确答案
(1)解:f'(x)=lnx+1(x>0),令f'(x)=0,得.(2分)
∵当时,f'(x)<0;当
时,f'(x)>0,
∴当时,
.
(2)F(x)=ax2+lnx+1(x>0),.
①当a≥0时,恒有F'(x)>0,F(x)在(0,+∞)上是增函数;
②当a<0时,令F'(x)>0,得2ax2+1>0,解得;
令F'(x)<0,得2ax2+1<0,解得.
综上,当a≥0时,F(x)在(0,+∞)上是增函数;当a<0时,F(x)在上单调递增,在
上单调递减.
(3)证:.
要证,即证
,
等价于证,
令,
则只要证,由t>1知lnt>0,故等价于证lnt<t﹣1<tlnt(t>1)(*).
①设g(t)=t﹣1﹣lnt(t≥1),则,
故g(t)在[1,+∞)上是增函数,
∴当t>1时,g(t)=t﹣1﹣lnt>g(1)=0,即t﹣1>lnt(t>1).
②设h(t)=tlnt﹣(t﹣1)(t≥1),则h'(t)=lnt≥0(t≥1),
故h(t)在[1,+∞)上是增函数,
∴当t>1时,h(t)=tlnt﹣(t﹣1)>h(1)=0,即t﹣1<tlnt(t>1).
由①②知(*)成立,得证.
设(,b∈R,>0)。
(Ⅰ)当λ1=1,λ2=0时,设x1,x2是f(x)的两个极值点,
①如果x1<1<x2<2,求证:f′(-1)>3;
②如果a≥2,且x2-x1=2且x∈(x1,x2)时,函数g(x)=f′(x)+2(x-x2)的最小值为h(a),求h(a)的最大值;
(Ⅱ)当λ1=0,λ2=1时,
①求函数y=f(x)-3(ln3+1)x的最小值;
②对于任意的实数a,b,c,当a+b+c=3时,求证:3a·a+3b·b+3c·c≥9。
正确答案
解:(Ⅰ)①证明:当λ1=1,λ2=0时,f′(x)=a2+(b-1)x+1,
x1,x2是方程f′(x)=0的两个根,
由x1<1<x2<2且a>0得,即
,
所以f′(-1)=a-b+2=-3(a+b)+(4a+2b-1)+3>3。
②设f′(x)=a(x-x1)(x-x2),所以,
易知,
所以,,
当且仅当时,即
时取等号,
所以,,
易知当a=2时,h(a)有最大值,即。
(Ⅱ)①当时,
,
所以,,
,
容易知道,y′是单调增函数,且x=1是它的一个零点,即也是唯一的零点,
当x>1时,y′>0;当x<1时,y′<0,
故当x=1时,函数有最小值为-3ln3。
②由①知,
当x分别取a,b,c时有
,
三式相加即得。
在锐角△ABC中,角A、B、C成等差数列,=
(Ⅰ)证明:cosAcosC=[cos(A+C)+cos(A-C)];
(Ⅱ)试比较a+b与
c的大小,并说明理由.
正确答案
(Ⅰ)证明:∵cos(A+C)+cos(A-C)=cosAcosC-sinAsinC+cosAcosC+sinAsinC=2cosAcosC,
两边同时除以2可得cosAcosC=[cos(A+C)+cos(A-C)].
(Ⅱ)在锐角△ABC中,因为A、B、C成等差数列,所以B=60°,A+C=120°.
又=2cosAcosC=cos(A+C)+cos(A-C)=-
+cos(A-C),
=
=
,
∴-+cos(A-C)=
,∴cos(A-C)=
.
∵-900<A-C<900,A+C=120°,故有 A-C=±30°,sin750=,
当A<C时,A=45°,C=75°,此时=
>
=1,所以a+
b>
c.
当A>C时,A=75°,C=45°,=
>1,所以a+
b>
c,
综合得 a+b>
c.
(1)设x≥1,y≥1,证明;
(2)设1<a≤b≤c,证明logab+logbc+logca≤logba+ logcb+logac。
正确答案
解:(1)由于x≥1,y≥1,所以
xy(x+y)+1≤y+x+(xy)2将上式中的右式减左式,得(y+x+(xy)2)-(xy(x+y)+1)
=((x+y)2-1)-(xy(x+y)-(x+y))
=(xy+1)(xy-1)-(x+y)(xy-1)
=(xy-1)(xy-x-y+1)
=(xy-1)(x-1)(y-1)
既然x≥1,y≥1,所以(xy-1)(x-1)(y-1)≥0,从而所要证明的不等式成立。
(2)设logab=x,logbc=y,由对数的换底公式得,
于是,所要证明的不等式即为
其中
故由(1)知所要证明的不等式成立。
已知函数
(1)试判断f(x)的单调性,并说明理由;
(2)若恒成立,求实数k的取值范围;
(3)求证:[(n+1)!]2>(n+1)e n﹣2,(n∈N*).
正确答案
(1)解:求导函数,可得=
∵x≥1,∴lnx≥0,∴f '(x)≤0,
∴函数f(x)在[1,+∞)上单调减 ∴函数f(x)的单调减区间是[1,+∞).
(2)解:不等式,即为
,
记,
所以,
令h(x)=x﹣lnx,
则,
∵x≥1,∴h'(x)≥0.
∴h(x)在[1,+∞)上单调递增,
∴[h(x)]min=h(1)=1>0,从而g'(x)>0
故g(x)在[1,+∞)上也单调递增,
∴[g(x)]min=g(1)=2,
所以k≤2
(3)证明:由(2)知:恒成立,即
,
令x=n(n+1),则,
所以,
,
,…,
.
叠加得:ln[1×22×32×…×n2×(n+1)]=
则1×22×32×…×n2×(n+1)>e n﹣2,
所以 [(n+1)!]2>(n+1)e n﹣2,(n∈N*).
已知函数f(x)=exlnx.
(1)求函数f(x)的单调区间;
(2)设x>0,求证:f(x+1)>e 2x﹣1;
(3)设n∈N*,求证:ln(1×2+1)+ln(2×3+1)+…+ln[n(n+1)+1]>2n﹣3.
正确答案
解:(1)定义域为(0,+∞),
由f ′(x)=exlnx(lnx+1),
令f ′(x)>0,解得x>;令f '(x)<0,解得0
.
故f(x)的增区间:(,+∞),减区间:(0,
),
(2)即证:(x+1)ln(x+1)>2x-1 ln(x+1)>
ln(x+1)-
>0
令g(x)=ln(x+1)-,由g'(x)=
,
令g′(x)=0,得x=2,且g(x)在(0,2)↓,在(2,+∞)↑,所以g(x)min=g(2)=ln3﹣1,
故当x>0时,有g(x)≥g(2)=ln3﹣1>0得证。
(3)由(2)得ln(x+1)>,即ln(x+1)>2-
,
所以ln[k(k+1)+1]>2->2-
,
则:ln(1×2+1)+ln(2×3+1)+…+ln[(n(n+1)]+1>(2-)+(2-
)+...+[2-
]=2n-3+
>2n-3。.
已知数列{an}满足:a1=a,an+1=1+,不难发现,当a取不同的值时,可以得到不同的数列,例如,当a=1时,得到无穷数列:1,2,
,
,…;当a=-
时,得到有穷数列:-
,-1,0。
(1)当a为何值时,a4=0;
(2)设数列{bn}满足:b1=-1,bn+1=(n∈N*)求证:a取数列{bn}中的任何一个数,都可得到一个有穷数列{an};
(3)若对任意n∈N*且n≥5,都有<an<2成立,试求a 的取值范围。
正确答案
解:(1)∵
∴,
由a4=0,得3a+2=0
∴a=-
故当a=-时,a4=0。
(2)∵b1=-1,
∴
a取数列{bn}中的任何一个数,不妨设a=bn
∵
∴
∴
故a取数列{bn}中的任何一个数,都可得到一个有穷数列{an}。
(3)要使
即使
∴
这表明:要使当且仅当它的前一项
满足
2
∴
∴只需当时,对n∈N*,且n≥5,必有
∵
由
解得a>0
故a的取值范围是(0,+∞)。
设数列{an}的前n项和为Sn,且对任意的n∈N*,都有an>0,Sn=.
(Ⅰ)求a1,a2的值;
(Ⅱ)求数列{an}的通项公式an;
(Ⅲ)证明:。
正确答案
解:(Ⅰ)当n=1时,有,
由于,所以
,
当n=2时,有,即
,
将代入上式,由于
,所以
。
(Ⅱ)由,
得, ①
则有, ②
②-①,得,
由于,所以
,③
同样有,,④
③-④,得,
所以an+1-an=l,
由于a2-a1=l,
即当n≥l时都有an+1-an=1,
所以数列{an}是首项为l,公差为l的等差数列,故an=n。
(Ⅲ)证法一:由于,
所以,,
即,
令,则有
,
即,
即,故
。
证法二:要证,
只需证,
只需证,
只需证,
由于
,
因此原不等式成立。
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