对于函数f(x)=ax-(a+1)ln(x+1)(a>0)(Ⅰ)试求函数f(x)的单调区间;(Ⅱ)若a=1,数列{an}满足a1=f′(0),n≥2时,an=,求证

发布时间:2020-07-31 18:26:22

对于函数f(x)=ax-(a+1)ln(x+1) (a>0)
(Ⅰ)试求函数f(x)的单调区间;
(Ⅱ)若a=1,数列{an}满足a1=f′(0),n≥2时,an=,求证:(;
(Ⅲ)设bn=,Tn为数列{bn}的前n项和,求证:T2011-1<ln2011<T2010.

网友回答

解:(Ⅰ)由已知的函数定义域为(-1,+∞)且f′(x)=a-=,
令f′(x)=0,解得x=(a>0),
(i)当x∈(-1,)时,f′(x)<0,函数f(x)在(-1,)内单调递增;
(ii)当x∈(,+∞)时,f′(x)>0,函数f(x)在(,+∞)内单调递减,
所以函数f(x)的单调减区间是(-1,),增区间是(,+∞);
(Ⅱ)由已知a=1时,f′(x)=1-,
∴a1=f′(0)=-1,n≥2时,an==-n,
∴an=-n(n∈N+),
于是,所证不等式即为:
<<?<e<?nln(1+)<1<(n+1)ln(1+)
即<ln<,
为此,令g(x)=x-ln(1+x)?g′(x)=1-=,
∴当x∈(0,+∞),g′(x)>0,g(x)单调递增,又g(x)在x=0处连续,
∴n∈N+,g()>g(0)=0?-ln(1+)>0,①
设φ(x)=ln(x+1)-,x∈[0,+∞),
得:φ′(x)=-=,
当x>0时,φ′(x)>0,所以φ(x)在(0,+∞)内是增函数,
所以φ(x)在[0,+∞)内是增函数.
当n∈N+时,φ()>φ(0)=0,
即ln(1+)->0?<ln(1+n)②,
由①②得:<ln<,即;
(Ⅲ)由bn=-=,则Tn=1+++…+,
由(Ⅱ)可知<ln<,
令n=1,2,3,…,2010,并将各式相加得:
++…+<ln+ln+…+ln<1+++…+,
即T2011-1<ln2011<T2010.
解析分析:(Ⅰ)根据负数没有对数求出f(x)的定义域,然后求出f(x)的导函数,令导函数等于0求出x的值,在定义域内根据x的值,判断导函数的正负即可得到函数的单调区间;(Ⅱ)把a=1代入f(x)及导函数中,确定出f(x)的导函数及f′(0)的值,进而得到an的通项,把求得的an的通项代入所证的不等式中化简,即要证<ln<,令g(x)=x-ln(1+x),求出g(x)的导函数,找出g(x)的单调增区间为(0,+∞),又根据g(x)在x=0处连续,所以得到g()大于g(0),化简后得到一个不等式,记作①,然后令φ(x)=ln(x+1)-,求出φ(x)的导函数,根据导函数大于0,找出φ(x)的增区间为[0,+∞),也得到φ()大于φ(0),代入化简后得到令一个不等式,记作②,联立①②,得证;(Ⅲ)把(Ⅱ)中求出的an的通项代入bn=,得到bn的通项,罗列出前n项的和Tn的各项,再根据(Ⅱ)的结论,分别令n=1,2,…,2010,代入不等式中,将各式相加,利用对数的运算法则及已知化简后,得证.

点评:此题考查了由导函数的正负确定函数的单调区间,考查了数列与函数及不等式的综合,是一道中档题.此题的难点为第二问中不等式的证明.
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