解答题设函数f(x)=x2-2(-1)klnx(k∈N*).f′(x)是f(x)的导函数.
(1)当k为偶数时,正项数列{an}满足:.证明:数列中任意不同三项不能构成等差数列;
(2)当k为奇数时,证明:当x>0时,对任意正整数n都有[f′(x)]n-2n-1f′(x)≥2n(2n-2)成立.
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证明:(1)当k为偶数时,f(x)=x2-2lnx,f′(x)=2x-=,f′(an)=
由已知,得出2(-1)=-3,
∴+1=2(+1),数列{+1}是以2为公比,以=2为首项的等比数列.
∴+1=2?2n-1=2n,=2n-1,
假设数列中存在不同三项构成等差数列,不妨设r<s<t,则,即2(2s-1)=2r-1+2t-1,2s+1=2r+2t,2s-r+1=1+2t-r
又s-r+1>0,t-r>0,
∴2s-r+1为偶数,1+2t-r为奇数,矛盾.故假设不成立.因此数列中任意不同三项不能构成等差数列.
(2)当k为奇数时,f(x)=x2+2lnx,f′(x)=2x+=2(),即证-2n-1?2()≥2n(2n-2)
即证-()≥2n-2.
证法一:由二项式定理,即证+++…≥2n-2
设Sn=+++…,
又Sn=++…++.
两式相加,得出2Sn=++…+
≥2()=2(2n-2).
∴Sn≥2n-2.
证法二:数学归纳法
当n=1时,左边=0,右边=0,不等式成立.
设当n=k(k≥1)时成立.即-()≥2k-2成立,
则当n=k+1时,-()=-()
≥[(2k-2)+()]-()
=(2k-2)++xk-1+-()
=(2k-2)+xk-1+
≥(2k-2)?2+2
=2k+1-2
即当n=k+1时不等式成立.
综上所述,对任意正整数n不等式成立.解析分析:(1)当k为偶数时,由已知,得出2(-1)=-3,整理构造得出数列{+1}是以2为公比,以=2为首项的等比数列,求出=2n-1,假设数列中存在不同三项构成等差数列,不妨设r<s<t,则①,考察①是否有解,作出解答.(2)当k为奇数时,原不等式化为-2n-1?2()≥2n(2n-2).可以利用二项式定理,结合倒序相加法,基本不等式进行证明,或者用数学归纳法证明.点评:本题是函数、数列、不等式的综合.考查数列通项公式求解,不定方程解的讨论,不等式的证明方法.用到了构造转化、基本不等式、数学归纳法等知识方法.运算量较大,是容易出错的地方.