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解答题已知函数f(x)=xlnx(x∈(0 +∞)(I?)求g(x)=的单调区间与极大

时间:2020-06-20 12:55:51

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解答题已知函数f(x)=xlnx(x∈(0 +∞)(I?)求g(x)=的单调区间与极大

问题补充:

解答题已知函数f(x)=xlnx(x∈(0,+∞)

(I?)求g(x)=的单调区间与极大值;

(II?)任取两个不等的正数x1,x2,且x1<x2,若存在x0>0使f′(x0)=成立,求证:x1<x0<x2

(III)己知数列{an}满足a1=1,an+1=(1+)an+(n∈N+),求证:an<(e为自然对数的底数).

答案:

(Ⅰ)解:由f(x)=xlnx(x∈(0,+∞)).

∴f(x+1)=(x+1)ln(x+1)(x∈(-1,+∞)).

则有==ln(x+1)-x,

此函数的定义域为(-1,+∞).

故当x∈(-1,0)时,g′(x)>0;当x∈(0,+∞)时,g′(x)<0.

所以g(x)的单调递增区间是(-1,0),单调递减区间是(0,+∞),

故g(x)的极大值是g(0)=0;

(Ⅱ)证明:由f(x)=xlnx(x∈(0,+∞)),得f′(x)=lnx+1,

所以,

于是=

=,

令(t>1),则,

因为t-1>0,只需证明lnt-t+1<0.

令s(t)=lnt-t+1,则,

∴s(t)在t∈(1,+∞)上递减,所以s(t)<s(1)=0,

于是h(t)<0,即lnx0<lnx2,故x0<x2.

同理可证x1<x0,故x1<x0<x2.

(Ⅲ)证明:因为a1=1,,所以{an}单调递增,an≥1.

于是=,

所以(*).

由(Ⅰ)知当x>0时,ln(1+x)<x.

所以(*)式变为.

即(k∈N,k≥2),

令k=2,3,…,n,这n-1个式子相加得

=

=

=.

即,

所以.解析分析:(Ⅰ)由f(x)求出f(x+1),代入g(x),对函数g(x)求导后利用导函数的符号求出函数g(x)在定义域内的单调区间,从而求出函数的极大值;(Ⅱ)求出f′(x0),代入f′(x0)=后把lnx0用lnx1,lnx2表示,再把lnx0与lnx2作差后构造辅助函数,求导后得到构造的辅助函数的最大值小于0,从而得到lnx0<lnx2,运用同样的办法得到lnx1<lnx0,最后得到要证的结论;(Ⅲ)由给出的递推式an+1=(1+)an+说明数列{an}是递增数列,根据a1=1,得到an≥1,由此把递推式an+1=(1+)an+放大得到,结合(Ⅰ)中的ln(1+x)<x得到,分别取n=1,2,3,…,n-1,得到n个式子后累加即可证得结论.点评:本题考查了利用导数研究函数的单调性,考查了通过构造函数,利用函数的单调性和极值证明不等式,训练了累加法求数列的通项公式,考查了利用放缩法证明不等式,是一道难度较大的综合题型.

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