- 反证法与放缩法
- 共409题
设函数f(x)=lnx+x2+ax.
(Ⅰ)若时,f(x)取得极值,求a的值;
(Ⅱ)若f(x)在其定义域内为增函数,求a的取值范围;
(Ⅲ)设g(x)=f(x)﹣x2+1,当a=﹣1时,证明g(x)≤0在其定义域内恒成立,并证明(n∈N,n≥2).
正确答案
解:,
(Ⅰ)因为时,f(x)取得极值,所以
,
即2+1+a=0,故a=﹣3.
(Ⅱ)f(x)的定义域为(0,+∞).
方程2x2+ax+1=0的判别式△=a2-8,
(1)当△≤0,即时,2x2+ax+1≥0,f'(x)≥0在(0,+∞)内恒成立,此时f(x)为增函数.
(2)当△>0,即或
时,
要使f(x)在定义域(0,+∞)内为增函数,
只需在(0,+∞)内有2x2+ax+1≥0即可,
设h(x)=2x2+ax+1,
由得a>0,所以
.
由(1)(2)可知,若f(x)在其定义域内为增函数,a的取值范围是.
(Ⅲ)证明:g(x)=lnx+ax+1,当a=﹣1时,g(x)=lnx﹣x+1,其定义域是(0,+∞),
令,得x=1.则g(x)在x=1处取得极大值,也是最大值.
而g(1)=0.所以g(x)≤0在(0,+∞)上恒成立.因此lnx≤x﹣1.
因为n∈N,n≥2,所以lnn2≤n2﹣1.则.
所以=
<
=
=
.
所以结论成立.
(选做题)
(Ⅰ)若|a|<1,|b|<1,比较|a+b|+|a-b|与2的大小,并说明理由;
(Ⅱ)设m是|a|,|b|和1中最大的一个,当|x|>m时,求证:<2。
正确答案
解:(Ⅰ)<2;
(Ⅱ)因为,
所以,
又因为,
所以,
故原不等式成立。
设函数R),函数f(x)的导数记为f'(x).
(1)若a=f'(2),b=f'(1),c=f'(0),求a、b、c的值;
(2)在(1)的条件下,记,
求证:F(1)+F(2)+F(3)+…+F(n)<N*);
(3)设关于x的方程f'(x)=0的两个实数根为α、β,且1<α<β<2.
试问:是否存在正整数n0,使得?说明理由.
正确答案
解:(1)f'(x)=x2+ax+b,由已知可得a=﹣1,b=c=﹣3
(2),
当n=1时,;
当n=2时,;
当n≥3时,.
所以F(1)+F(2)+F(3)+…+F(n)<F(1)+F(2)+…+
=
(1+
+
﹣
﹣
﹣
)<
(1+
+
)=
,
所以F(1)+F(2)+F(3)+…+F(n)<N*)
(3)根据题设,可令f'(x)=(x﹣α)(x﹣β).
∴f'(1)f'(2)=(1﹣α)(1﹣β)(2﹣α)(2﹣β)=,
∴,或
,
所以存在n0=1或2,使
已知m,n为正整数。
(1)用数学归纳法证明:当x>-1时,(1+x)m≥1+mx;
(2)对于n≥6,已知,求证:
,m=1,2…,n;
(3)求出满足等式3n+4n+…+(n+2)n=(n+3)n的所有正整数n。
正确答案
解:(1)用数学归纳法证明:
(i)当时,原不等式成立;
当时,左边
,右边
,
因为,
所以左边≥右边,原不等式成立;
(ii)假设当时,不等式成立,即
,
则当时,
∵,
∴,
于是在不等式两边同乘以
得,
所以
即当时,不等式也成立
综合(i)(ii)知,对一切正整数,不等式都成立。
(2)当时,由(1)得
于是,
。
(3)解:由(2),当时,
,
∴
即
即当时,不存在满足该等式的正整数n
故只需要讨论的情形:
当时,
,等式不成立;
当时,
,等式成立;
当时,
,等式成立;
当时,
为偶数,而
为奇数,
故,等式不成立;
当时,同
的情形可分析出,等式不成立
综上,所求的n只有。
已知函数f(x)=ln(x-1)-k(x-1)+1(k∈R),
(1)若k=2,求以M(2,f(2))为切点的曲线的切线方程;
(2)若函数f(x)≤0恒成立,确定实数k的取值范围;
(3)证明:。
正确答案
解:(1)k=2,,
,
当x=2时,f′(2)=-1,
切线方程为x+y=1;
(2),得
,
当k≤0时,f′(x)>0,函数f(x)在定义域内单调递增,f(x)≤0不恒成立;
当k>0时,函数f(x)在单调递增,在
单调递减,
当时,f(x)取最大值,
,
∴k≥1;
(3)由(2)知k=1时,f(x)≤0恒成立,即,
∴,
取x=3,4,5,…,n,n+1累加得
。
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