- 反证法与放缩法
- 共409题
函数y=f (x)是R上的增函数,则a+b>0是f (a)+f (b)>f (-a)+f (-b)的______条件.
正确答案
证明:(充分性)∵函数y=f (x)是R上的增函数
∴当a+b>0时,a>-b,b>-a
∴f(a)>f(-b),f(b)>f(-a)
∴f(a)+f(b)>f(-a)+f(-b)
∴充分条件成立
(必然性)反证法证明:
假设a+b≤0
则a≤-b,b≤-a
又∵函数y=f (x)是R上的增函数
∴f(a)≤f(-b),f(b)≤f(-a)
∴f(a)+f(b)≤f(-a)+f(-b)
与条件矛盾
∴假设并不成立
∴a>b
∴必要条件成立
∴a+b>0是f (a)+f (b)>f (-a)+f (-b)的充要条件
故答案为:充要条件
已知函数f(x)=lg(-1)(其中a>0).求证:
(1)用反证法证明函数f(x)不能为偶函数;
(2)函数f(x)为奇函数的充要条件是a=1.
正确答案
证明:(1)假设函数f(x)为偶函数,则f(-x)=f(x),
∴lg(-1)=lg(
-1),即
-1=
-1,化简得:
=0,
∴a=0,与条件a>0矛盾,
∴函数f(x)不能为偶函数.…(7分)
(2)充分性:由a=1,函数f(x)=lg(-1)=lg
,
∵>0,∴-1<x<1,
又f(x)+f(-x)=lg+lg
=lg1=0,
∴当a=1时,函数f(x)为奇函数.…(10分)
必要性:由函数f(x)为奇函数,即f(x)+f(-x)=0,
∴f(x)+f(-x)=lg()+lg(
)=0,化简得(2a-1)2=1,
∵a>0,∴a=1,
∴当函数f(x)为奇函数时,a=1.…(14分)
(注:必要性的证明也可由定义域的对称性得到a=1)
已知{an}是由非负整数组成的无穷数列,该数列前n项的最大值记为An,第n项之后各项an+1,an+2…的最小值记为Bn,dn=An-Bn.
(Ⅰ)若{an}为2,1,4,3,2,1,4,3…,是一个周期为4的数列(即对任意n∈N*,an+4=an),写出d1,d2,d3,d4的值;
(Ⅱ)设d是非负整数,证明:dn=-d(n=1,2,3…)的充分必要条件为{an}是公差为d的等差数列;
(Ⅲ)证明:若a1=2,dn=1(n=1,2,3,…),则{an}的项只能是1或者2,且有无穷多项为1.
正确答案
(Ⅰ)若{an}为2,1,4,3,2,1,4,3…,是一个周期为4的数列,∴d1=A1-B1=2-1=1,
d2=A2-B2=2-1=1,d3=A3-B3=4-1=3,d4=A4-B4=4-1=3.
(Ⅱ)充分性:设d是非负整数,若{an}是公差为d的等差数列,则an=a1+(n-1)d,
∴An=an=a1+(n-1)d,Bn=an+1=a1+nd,∴dn=An-Bn=-d,(n=1,2,3,4…).
必要性:若 dn=An-Bn=-d,(n=1,2,3,4…).假设ak是第一个使ak-ak-1<0的项,
则dk=Ak-Bk=ak-1-Bk≥ak-1-ak>0,这与dn=-d≤0相矛盾,故{an}是一个不减的数列.
∴dn=An-Bn=an-an+1=-d,即 an+1-an=d,故{an}是公差为d的等差数列.
(Ⅲ)证明:若a1=2,dn=1(n=1,2,3,…),则{an}的项不能等于零,否则d1=2-0=2,矛盾.
而且还能得到{an}的项不能超过2,用反证法证明如下:
假设{an}的项中,有超过2的,设am是第一个大于2的项,则dm=Am-Bm=am-1>1,
这与已知dn=1相矛盾,故假设不对,
即{an}的项不能超过2,故{an}的项只能是1或者2.
下面用反证法证明{an}的项中,有无穷多项为1.
若ak是最后一个1,则ak是后边的各项的最小值都等于2,故dk=Ak-Bk=2-2=0,矛盾,
故{an}的项中,有无穷多项为1.
综上可得,{an}的项只能是1或者2,且有无穷多项为1.
(1)讨论函数f(x)=(x∈[e-1,e])的图象与直线y=k的交点个数.
(2)求证:对任意的n∈N*,不等式+
+
+…+
<
总成立.
正确答案
(1)由题意得:f′(x)=.令f'(x)=0,得x=
.
当x∈(e-1,)时,f'(x)>0,故函数f(x)在[e-1,
]上递增;
当x∈(,e)时,f'(x)<0,故函数f(x)在[
,e]上递减.
又因为f(e-1)=-e2,f()=
,f(e)=
,所以当k>
或k<-e2时,没有交点;
当k=或-e2≤k<
时,有唯一的交点;当
≤k<
时,有两个交点.
(2)证明:由(1)知函数f(x)在(0,)上递增,在(
,+∞)上递减,
故f(x)在(0,+∞)上的最大值为.
即对x∈(0,+∞)均有≤
,故
=
•
≤
•
.
当n=1时,结论显然成立;当n≥2时,有+
+
+…+
=0+•
+
•
+…+
•
≤
(
+
+…+
)
<(
+
+…+
)=
(
-
+
-
+…+
-
)
=(
-
)<
.
综上可知,对任意的n∈N*,不等式+
+
+…+
<
成立.
已知函数f(x)=ax+(a>1)
(1)证明:函数f(x)在(-1,+∞)上为增函数;
(2)用反证法证明f(x)=0没有负数根.
正确答案
(1)由于函数f(x)=ax+(a>1)=ax+1-
,
而函数 y=ax(a>1)和函数y=- 在(-1,+∞)上都为增函数,
故函数f(x)在(-1,+∞)上为增函数.
(2)假设f(x)=0有负数根为x=x0,且x0<0,则有f(x0)=0,故有ax0+1= ①.
由于函数y=ax+1在R上式增函数,且a0+1=2,∴ax0+1<2.
由于函数y= 在(-1,+∞)上是减函数,当x0∈(-1,0)时,
=3,∴
>3,
∴①根本不可能成立,故①矛盾.
由于由于函数y= 在(-∞,-1)上是增函数,当x0∈(-∞,-1)时,
<0,
而,ax0+1>1,∴①根本不可能成立,故①矛盾.
综上可得,①根本不可能成立,故假设不成立,故f(x)=0没有负数根.
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