已知函数f(x)=x2-(-1)k?2lnx(k∈N*).
(1)讨论函数f(x)的单调性;
(2)当k是偶数时,正项数列{an}满足.
①求数列{an}的通项公式;
②若,记Sn=b1+b2+b3+…+bn,求证:Sn<1.
(3)当k是奇数时,是否存在实数b,使得方程在区间(0,2]上恰有两个相异实根?若存在,求出b的范围;若不存在,说明理由.
网友回答
解:(1)由已知得x>0,且
当k为奇数时,则f'(x)>0,故f(x)在(0,+∞)上是增函数;
当k为偶数时,则,
所以当x∈(0,1)时,f'(x)<0,f(x)是减函数;当x∈(1,+∞)时,f'(x)>0,f(x)是增函数.故当k为偶数时,f(x)在(0,1)是减函数,在(1,+∞)是增函数;…(5分)
(2)①由已知得,即,而
所以是以2为首项,2为公比的等比数列,故,而{an}是正项数列,从而可得.???????????????????????????…(7分)
②由,可得
所以=…(10分)
(3)当k为奇数时,f(x)=x2+2lnx,假设存在实数b,使方程使在区间(0,2]上恰有两个相异实根.等价于方程在区间(0,2]上恰有两个相异实根.令,
则,
当x∈(0,1)时,h'(x)>0,当x∈(1,2]时,h'(x)<0
所以h(x)在(0,1)上是增函数,在(1,2]上是减函数
所以要使方程在区间(0,2]上恰有两个相异实根,等价于
故存在实数b,当时,方程在区间(0,2]上恰有两个相异实根.???????????????????????????????????????????…(13分)
解析分析:(1)求出函数的定义域,求出导函数,讨论当k为奇数时,当k为偶数时两种情形,然后利用函数的单调性与导函数符号的关系求出单调性.(2)①由已知得,得到,从而是以2为首项,2为公比的等比数列,利用等比数列的通项公式写出数列{an}的通项公式;②由,可得,下面利用拆项法求Sn并化简,从而得出证明.(3)对于存在性问题,可先假设存在,即假设存在实数b,使方程使在区间(0,2]上恰有两个相异实根.再利用其等价于方程在区间(0,2]上恰有两个相异实根.求出b的范围,若出现矛盾,则说明假设不成立,即不存在;否则存在.
点评:本题考查利用导函数讨论函数的单调性:导函数为正函数递增;导函数为负,函数递减,同时考查了分类讨论的数学思想方法,属于难题.