- 反证法与放缩法
- 共409题
已知函数f(x)=,
(Ⅰ)若函数在区间(a,a+)(其中a>0)上存在极值,求实数a的取值范围;
(Ⅱ)如果当x≥1时,不等式f(x)≥恒成立,求实数k的取值范围;
(Ⅲ)求证[(n+1)!]2>(n+1)·en-2(n∈N*)。
正确答案
解:(Ⅰ)因为,x>0,则
,
当0<x<1时,f′(x)>0;当x>1时,f′(x)<0,
所以f(x)在(0,1)上单调递增,在(1,+∞)上单调递减,
所以函数f(x)在x=1处取得极大值,
因为函数f(x)在区间(a,a+)(其中a>0)上存在极值,
所以;
(Ⅱ)不等式,
即为,
记,
所以,
令,
∵x≥1,
∴,
∴h(x)在[1,+∞)上单调递增,
∴,
从而g′(x)>0,
故g(x)在[1,+∞)上也单调递增,
∴,
所以k≤2。
(Ⅲ)由(Ⅱ)知:恒成立,
即,
令x=n(n+1),
则,
所以,
,
,
………… ……
,
叠加得:
,
则,
所以。
已知函数f(x)=ln(1+x)-x,g(x)=xlnx,
(1)求函数f(x)的最大值;
(2)设0<a<b,证明:0<g(a)+g(b)-2g()<(b-a)ln2。
正确答案
(Ⅰ)解:函数f(x)的定义域是(-1,+∞),,
令f′(x)=0,解得x=0,
当-1<x<0时,f′(x)>0,当x>0时,f′(x)<0,
又f(0)=0,故当且仅当x=0时,f(x)取得最大值,最大值是0。
(Ⅱ)证明:g(a)+g(b)-2g()=alna+blnb-(a+b)ln
=
,
由(Ⅰ)的结论知ln(1+x)-x<0(x>-1,且x≠0),
由题设0<a<b,得,
因此,
所以,
又,
,
综上0<g(a)+g(b)-2g()<(b-a)ln2。
已知定义在(,3)上的两个函数
,y=f(x)的图象在点A(
,f(
))处的切线的斜率为
,
(1)求f(x)的解析式;
(2)试求实数k的最大值,使得对任意x∈(,3),不等式f(x)≥kg(x)恒成立;
(3)若x1,x2,x3∈(,3)且3x1x2x3=2(x1x2+x2x3+x3x1),求证:
。
正确答案
解:(1)由及
,即可求得a=2,
则;
(2)当时,
,
不等式,
令,x∈(
,3),
由于,
当时,h′(x)<0;当
时,h′(x)>0;当x∈(2,3)时,h′(x)<0.
又,故
,
于是由得
,即k的最大值为
;
(3)由(2)知,,
在上式中分别令x=x1,x2,x3再三式作和即得,
,
所以有。
已知函数,
(Ⅰ)求f(x)的极值;
(Ⅱ)若函数f(x)的图象与函数g(x)=1的图象在区间上有公共点,求实数a的取值范围;
(Ⅲ)设各项为正的数列{an}满足:a1=1,an+1=lnan+an+2,n∈N*,求证:an≤2n-1。
正确答案
解:(Ⅰ)f(x)的定义域为(0,+∞),,
令f′(x)=0得x=e1-a,
当是增函数;
当是减函数;
∴f(x)在x= 处取得极大值,
,无极小值。
(Ⅱ)①当时,即a>-1时,
由(Ⅰ)知上是增函数,在
上是减函数,
∴,
又当时,f(x)=0,
时,
,
∴f(x)与函数g(x)=1的图象在上有公共点
解得a≥1,
又a>-1,所以a≥1。
②当时,
上是增函数,
∴f(x)在上的最大值为
,
所以原问题等价于
又,∴无解;
综上,实数a的取值范围是。
(Ⅲ)令a=1,由(Ⅰ)知,,
∴,
,假设
,
则,
故,
从而,
∴,
即,
∴。
已知f(x)=ln(x+1).
(1)若,求g(x)在[0,2]上的最大值与最小值;
(2)当x>0时,求证;
(3)当n∈N+且n≥2时,求证:.
正确答案
(1)解:,
=
∴g(x)在[0,1]上单调减,在[1,2]上单调增
∵g(0)=0,g(1)=,g(2)=﹣1+ln3
∴g(x)在[0,2]上的最大值为﹣1+ln3,最小值为0
(2)证明:函数的定义域为(﹣1,+∞)
构造函数h(x)=f(x)﹣x,∴h′(x)=
∴函数在(﹣1,0)上单调增,在(0,+∞)上单调减
∴在x=0处,函数取得极大值,也是最大值
∴h(x)≤h(0)=0
∴f(x)﹣x≤0
∵x>0,∴
构造函数φ(x)=f(x)﹣,∴φ′(x)=
∴函数在(﹣1,0)上单调减,在(0,+∞)上单调增
∴在x=0处,函数取得极小,也是最小值
∴φ(x)≥φ(0)=0
∴f(x)﹣ ≥0
∵x>0,∴
∴
(3)证明:∵f(x)=ln(x+1),
∴f(n)﹣f(n﹣1)=f( )
由(2)知:
∴
∴ ,
,
,…,
叠加可得:
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