设函数f(x)=ex(e为自然对数的底数),(n∈N*).(1)证明:f(x)≥g1(x);(2)当x>0时,比较f(x)与gn(x)的大小,并说明理由;(3)证明:

发布时间:2020-07-31 20:07:52

设函数f(x)=ex(e为自然对数的底数),(n∈N*).
(1)证明:f(x)≥g1(x);
(2)当x>0时,比较f(x)与gn(x)的大小,并说明理由;
(3)证明:(n∈N*).

网友回答

(1)证明:设,
所以.…(1分)
当x<0时,,当x=0时,,当x>0时,.
即函数φ1(x)在(-∞,0)上单调递减,在(0,+∞)上单调递增,在x=0处取得唯一极小值,…(2分)
因为φ1(0)=0,所以对任意实数x均有?φ1(x)≥φ1(0)=0.
即f(x)-g1(x)≥0,
所以f(x)≥g1(x).…(3分)
(2)解:当x>0时,f(x)>gn(x).…(4分)
用数学归纳法证明如下:
①当n=1时,由(1)知f(x)>g1(x).
②假设当n=k(k∈N*)时,对任意x>0均有f(x)>gk(x),…(5分)
令φk(x)=f(x)-gk(x),φk+1(x)=f(x)-gk+1(x),
因为对任意的正实数x,,
由归纳假设知,.…(6分)
即φk+1(x)=f(x)-gk+1(x)在(0,+∞)上为增函数,亦即φk+1(x)>φk+1(0),
因为φk+1(0)=0,所以φk+1(x)>0.
从而对任意x>0,有f(x)-gk+1(x)>0.
即对任意x>0,有f(x)>gk+1(x).
这就是说,当n=k+1时,对任意x>0,也有f(x)>gk+1(x).
由①、②知,当x>0时,都有f(x)>gn(x).…(8分)
(3)证明:先证对任意正整数n,gn(1)<e.
由(2)知,当x>0时,对任意正整数n,都有f(x)>gn(x).
令x=1,得gn(1)<f(1)=e.
所以gn(1)<e.…(9分)
再证对任意正整数n,=.
要证明上式,只需证明对任意正整数n,不等式成立.
即要证明对任意正整数n,不等式(*)成立.…(10分)
以下分别用数学归纳法和基本不等式法证明不等式(*):
方法1(数学归纳法):
①当n=1时,成立,所以不等式(*)成立.
②假设当n=k(k∈N*)时,不等式(*)成立,
即.…(11分)
则.
因为,…(12分)
所以.…(13分)
这说明当n=k+1时,不等式(*)也成立.
由①、②知,对任意正整数n,不等式(*)都成立.
综上可知,对任意正整数n,不等式成立.
…(14分)
方法2(基本不等式法):
因为,…(11分),
…,,
将以上n个不等式相乘,得.…(13分)
所以对任意正整数n,不等式(*)都成立.
综上可知,对任意正整数n,不等式成立.
…(14分)
解析分析:(1)设,可得函数φ1(x)在(-∞,0)上单调递减,在(0,+∞)上单调递增,在x=0处取得唯一极小值,从而可得对任意实数x均有?φ1(x)≥φ1(0)=0,即可得到结论;(2)当x>0时,f(x)>gn(x),用数学归纳法证明,第2步证明的关键是证明φk+1(x)=f(x)-gk+1(x)在(0,+∞)上为增函数;(3)先证对任意正整数n,gn(1)<e,再证对任意正整数n,=,利用分析法、再利用数学归纳法和基本不等式法可以证明结论.

点评:本小题主要考查函数、导数、不等式、数学归纳法、二项式定理等知识,考查数形结合、化归与转化、分类与讨论的数学思想方法,以及运算求解能力.
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