已知函数,g(x)=x.
(Ⅰ)求函数F(x)=f(x)-2?g(x)的极值点;
(Ⅱ)若函数F(x)=f(x)-2?g(x)在[et,+∞)(t∈Z)上有零点,求t的最大值;
(Ⅲ)证明:当x>0时,有成立;若(n∈N*),试问数列{bn}中是否存在bn=bm(n≠m)?若存在,求出所有相等的两项;若不存在,请说明理由.(e为自然对数的底数)
网友回答
解:(Ⅰ)由题知:,定义域为(0,+∞);求导,得,令F′(x)=0
,得,或x=3;∴函数F(x)的单调递增区间为,F(x)的单调递减区间为,
即为F(x)的极大值点,x=2为F(x)的极小值点;
(Ⅱ)∵F(x)在x∈上的最小值为F(2),且F(2)=;
∴F(x)在x∈上没有零点;要使函数F(x)在[et,+∞)(t∈Z)上有零点,并考虑到F(x)在单调递增且在单调递减,故只须且F(et)≤0即可;
易验证,
所以,当t≤-2且t∈Z时均有F(et)<0,此时函数F(x)在[et,e-1)(t∈Z)上有零点,
即函数F(x)在[et,+∞)(t∈Z)上有零点时,t的最大值为-2.
(Ⅲ)?要证明:当x>0时,不等式成立,
即证:成立,
构造函数h(x)=ln(1+x)-x(其中x>0),则,
所以函数h(x)在(0,+∞)上是减函数,因而x>0时,h(x)<h(0)=0,
即:x>0时,ln(1+x)<x成立,所以当x>0时,成立;?
因为,所以,
令,得:n2-3n-3>0,结合n∈N*得:n≥4,
因此,当n≥4时,有,
所以当n≥4时,bn>bn+1,即:b4>b5>b6>…,
又通过比较b1、b2、b3、b4的大小知:b1<b2<b3<b4,
因为b1=1,且n≠1时,所以若数列{bn}中存在相等的两项,只能是b2、b3与后面的项可能相等,
又,,所以数列{bn}中存在唯一相等的两项,
即:b2=b8.
解析分析:(Ⅰ)函数F(x)=f(x)-2?g(x),代入整理,并求导得,令导数等于0,得F(x)的极值点;(Ⅱ)由(Ⅰ)知F(x)在x∈上有最小值F(2),且F(2)>0,∴F(x)在x∈上无零点;若函数F(x)在[et,+∞)(t∈Z)上有零点,且考虑到F(x)在单调递增,在单调递减,故只须且F(et)≤0即可;易验证F(e-1)>0,F(e-2)<0;所以,当t≤-2且t∈Z时均有F(et)<0,此时函数F(x)在[et,e-1)(t∈Z)上有零点,且t的最大值为-2.(Ⅲ)要证明“x>0时,不等式”成立,即证“<e”成立,化简为ln(1+x)<x,构造函数h(x)=ln(1+x)-x(其中x>0),则h′(x)<0,所以函数h(x)在(0,+∞)上是减函数,即x>0时,h(x)<h(0)=0,也即x>0时,ln(1+x)<x成立,即证x>0时,成立;?由,得;令,得n2-3n-3>0,又n∈N*,可得n≥4;即n≥4时,有,所以n≥4时,bn>bn+1,比较b1、b2、b3、b4知:b1<b2<b3<b4,由b1=1,且n≠1时,所以若数列{bn}中存在相等的两项,只能是b2、b3与后面的项可能相等,由,,所以数列{bn}中存在唯一相等的两项,是b2=b8.
点评:本题考查了数列与函数的综合应用,考查了利用导数研究函数的单调性和最值问题,也考查了数列与不等式的应用,是较难的题目.