定义函数其导函数记为.(Ⅰ)求y=fn(x)-nx的单调递增区间,(Ⅱ)若.求证:0<x0

发布时间:2021-02-19 16:23:41

定义函数其导函数记为.
(Ⅰ)求y=fn(x)-nx的单调递增区间;
(Ⅱ)若,求证:0<x0<1;
(Ⅲ)设函数φ(x)=f3(x)-f2(x),数列{ak}前k项和为Sk,2kSk=φ(k-1)+2kak,其中a1=1.对于给定的正整数n(n≥2),数列{bn}满足ak+1bk+1=(k-n)bk(k=1,2…,n-1),且b1=1,求b1+b2+…+bn.

网友回答

答案:(Ⅰ)解:,
令g(x)=(1+x)n-1-nx,则g'(x)=n[(1+x)n-1-1],
当x∈(-2,0)时,g'(x)<0,当x∈(0,+∞)时,g'(x)>0,
所以y=fn(x)-nx的单调递增区间为(0,+∞)…(4分)
(Ⅱ)证明:由(Ⅰ)可知,当x∈(-2,0)时,g'(x)<0,当x∈(0,+∞)时,g'(x)>0,
所以g(x)在(-2,0)上递减,在(0,+∞)上递增,则g(x)在x=0有最小值g(0)=0,
则g(x)≥0,即(1+x)n>1+nx,…(5分)
由得,.
所以,所以.
又x0>0,,
所以2n+1=(1+1)n+1>1+(n+1)×1=n+2,所以x0-1<0,即x0<1,
所以0<x0<1…(9分)
(Ⅲ)解:
∵2kSk=φ(k-1)+2kak,∴,∴2Sk=(k-1)k+2ak
∴当k>1时,2Sk-1=(k-2)(k-1)+2ak-1
故2ak=2(k-1)+2(ak-ak-1),即ak-1=k-1,∴an=n
∵ak+1bk+1=(k-n)bk,∴(k+1)bk+1=(k-n)bk,
∴(k+1)bk+1-kbk=-nbk,∴2b2-b1=-nb1,3b3-2b2=-nb2,4b4-3b3=-nb3,…,nbn-(n-1)bn-1=-nbn-1,
以上式子累加得nbn-b1=-n(b1+b2+b3+…+bn-1),∴n(b1+b2+b3+…+bn-1+bn)=b1
∴…(14分)
分析:(Ⅰ)构建新函数g(x)=(1+x)n-1-nx,求导函数,由导数大于0,可得y=fn(x)-nx的单调递增区间;
(Ⅱ)根据g(x)在(-2,0)上递减,在(0,+∞)上递增,可得g(x)≥g(0)=0,由,求得,进而可得结论;
(Ⅲ)由2kSk=φ(k-1)+2kak,可得2Sk=(k-1)k+2ak,再写一式,两式相减,确定数列{an}的通项,再根据ak+1bk+1=(k-n)bk,可得(k+1)bk+1-kbk=-nbk,从而利用叠加法,可得结论.
点评:本题考查导数知识的运用,考查函数的单调性,考查不等式的证明,考查数列的通项,考查叠加法的运用,综合性强,属于中档题.
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