已知函数,其中a>0且a≠1.(1)分别判断f(x)在(-∞,+∞)上的单调性;(2)比较f(1)-1与f(2)-2、f(2)-2与f(3)-3的大小,由此归纳出一个

发布时间:2020-08-07 10:41:05

已知函数,其中a>0且a≠1.
(1)分别判断f(x)在(-∞,+∞)上的单调性;
(2)比较f(1)-1与f(2)-2、f(2)-2与f(3)-3的大小,由此归纳出一个更一般的结论,并证明;
(3)比较与、与的大小,由此归纳出一个更一般的结论,并证明.

网友回答

解:(1),
若0<a<1,则,lna<0,所以f/(x)>0;
若a>1,则,lna>0,所以f/(x)>0,
因此,任意a>0且a≠1,都有f/(x)>0,f(x)在(-∞,+∞)上的单调递增.
(2)直接计算知f(1)-1=0,f(2)-2=a+a-1-2,f(3)-3=a2+a-2-2,
根据基本不等式a+a-1-2>0,所以f(2)-2>f(1)-1,
又因为=,
所以f(3)-3>f(2)-2.
假设?x>0,f(x+1)-(x+1)>f(x)-x.
记g(x)=[f(x+1)-(x+1)]-[f(x)-x],.与(1)类似地讨论知,对?x>0和?a>0且a≠1都有g/(x)>0,g(x)在[0,+∞)上的单调递增,g(0)=0,
所以g(x)>g(0)=0,即?x>0,f(x+1)-(x+1)>f(x)-x.
(3),,,
根据基本不等式,,
所以.
假设?x>0,.
记,x>0,,
设,
则h(0)=0且,
类似(1)的讨论知,
从而h(x)>h(0)=0,g/(x)>0,g(x)在R+上单调增加,
所以?x>0,.
解析分析:(1)先求导,再判导数的符号.
(2)直接计算f(1)-1与f(2)-2、f(2)-2与f(3)-3,进行比较.比较大小可用做差比较法.
归纳一般的结论,构造函数利用单调性进行证明.
(3)利用基本不等式和做差比较法比较大小,归纳结论,构造函数进行证明.

点评:本题考查比较大小、归纳推理、函数单调性的证明及应用,综合性强,难度较大.
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