- 反证法与放缩法
- 共409题
已知函数f(x)=ax﹣1﹣lnx(a∈R).
(Ⅰ)判断函数f(x)的单调性;
(Ⅱ)若不等式f(x)<0在区间上恒成立,求实数a的取值范围;
(Ⅲ)比较的大小(n∈N*且n≥2,e是自然对数的底数).
正确答案
解:(Ⅰ)函数的定义域为(0,+∞)
∵函数f(x)=ax﹣1﹣lnx,∴
①当a≤0时,f'(x)<0,∴函数f(x)在(0,+∞)上是减函数;
②当a>0时,由f'(x)<0得,由f'(x)>0得x>
,
∴函数f(x)在区间(0,)上是减函数;函数f(x)在
上是增函数
(Ⅱ)不等式f(x)<0在区间上恒成立,即
在区间
上恒成立
令,只需g(x)在区间
上的最小值g(x)min>a
即可求导函数当
时,g'(x)>0,g(x)在
上单调递增;
当1<x<2时,g'(x),<0,g(x)在(1,2)上单调递减
∴g(x)在区间上的最小值是
与g(2)中的较小者
∵.
∴
∴
∴g(x)在区间上的最小值是
∴a<2﹣2ln2∴实数a的取值范围为(﹣∞,2﹣2ln2);
(Ⅲ),证明如下:
据(Ⅰ)知,当a=1时,f(x)在(0,1)上单调递减,在(1,+∞)上单调递增
∴f(x)在x=1处取得极小值,且为最小值
∴f(x)=x﹣1﹣lnx≥f(1)=0,
∴lnx≤x﹣1
故当n∈N*且n≥2时,
=
∵
∴<
∴
∴
已知曲线C:xy=1,过C上一点An(xn,yn)作一斜率为的直线交曲线C于另一点An+1(xn+1,yn+1),点列An(n=1,2,3,…)的横坐标构成数列{xn},其中
.
(1)求xn与xn+1的关系式;
(2)求证:{}是等比数列;
(3)求证:(﹣1)+(﹣1)2x2+(﹣1)3x3+…+(﹣1)nxn<1(n∈N,n≥1).
正确答案
解:(1)过C:上一点An(xn,yn)作斜率为kn的直线交C于另一点An+1,
则,
于是有:xnxn+1=xn+2
即:.
(2)记,
则,
因为,
因此数列{}是等比数列.
(3)由(2)知:,
.
①当n为偶数时有:(﹣1)n﹣1 xn﹣1+(﹣1)nxn=,
于是在n为偶数时有:.
②在n为奇数时,前n﹣1项为偶数项,
于是有:(﹣1)+(﹣1)2x2++(﹣1)n﹣1xn﹣1+(﹣1)nxn
.
综合①②可知原不等式得证.
已知集合A={a1,a2,…,an}中的元素都是正整数,且a1<a2<…<an,对任意的x,y∈A,且x≠y,有|x-y|≥,
(Ⅰ)求证:;
(Ⅱ)求证:n≤9;
(Ⅲ)对于n=9,试给出一个满足条件的集合A。
正确答案
(Ⅰ)证明:依题意有,
又,
因此,
可得,
所以,
即。
(Ⅱ)证明:由(Ⅰ)可得,
又;
同理;
又,
所以均成立;
当n≥10时,
取i=5,则,
可知n<10;
又当n≤9时,,
所以n≤9。
(Ⅲ)解:对于任意,
由可知,
,
因此,只需对成立即可.
因为,
因此可设,
由;
由;
由;
由;
所以满足条件的一个集合。
已知曲线C:y=4x,Cn:y=4x+n(n∈N+),从C上的点Qn(xn,yn)作x轴的垂线,交Cn于点Pn,再从点Pn作y轴的垂线,交C于点Qn+1(xn+1,yn+1),设x1=1,an=xn+1﹣xn,.
(1)求数列{xn}的通项公式;
(2)记,数列{cn}的前n项和为Tn,
求证:;
(3)若已知,记数列{an}的前n项和为An,数列{dn}的前n项和为Bn,试比较An与
的大小.
正确答案
解:(1)依题意点Pn的坐标为(xn,yn+1),
∴=
,
∴xn+1=xn+n,
∴xn=xn﹣1+n﹣1=xn﹣2+(n﹣2)+(n﹣1)=…=x1+1+2+…+(n﹣1)=.
(2)∵,
∴,
∴当n≥2时,,
∴T2n﹣1=c1+c2+…+c2n﹣1≤=
,(当n=1时取“=”).
(3)∵an=xn+1﹣xn=n,
∴,
由,
知,
∴,
而d1=2,
∴,
于是
=.
∴.
当n=1,2时 ;
当n=3时,
当n≥4时,
下面证明:当n≥4时,
证法一:(利用组合恒等式放缩)
当n≥4时,=
,
∴当n≥4时,
证法二:(函数法)∵n≥4时,2n﹣2
构造函数,
[h'(x)]'=h''(x)=1﹣2xln22
∴当x∈[4,+∞)时,h''(x)=1﹣2xln22<0
∴h'(x)=x﹣2xln2在区间[4,+∞)是减函数,
∴当x∈[4,+∞)时,
∴在区间[4,+∞)是减函数,
∴当x∈[4,+∞)时,
从而n≥4时,,即
2n﹣2,
∴当n≥4时,.
已知f(x)=-,数列{an}的前n项和为Sn,点Pn(an,-
)在曲线y=f(x)上(n∈N*)且a1=1,an>0。
(1)求数列{an}的通项公式;
(2)数列{bn}的前n项和为Tn且满足,设定b1的值使得数列{bn}是等差数列;
(3)求证:.
正确答案
解:(1)
∴ ∴
∴数列是等差数列,首项
,公差d=4
∴ ∴
∵∴
(2)由
得
∴ ∴
∴
若为等差数列,则
∴
(3)∴
=
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