解答题设f(x)的定义域为(0,+∞),f(x)的导函数为f'(x),且对任意正数x均

发布时间:2020-07-09 08:26:25

解答题设f(x)的定义域为(0,+∞),f(x)的导函数为f'(x),且对任意正数x均有,
(1)判断函数在(0,+∞)上的单调性;
(2)设x1,x2∈(0,+∞),比较f(x1)+f(x2)与f(x1+x2)的大小,并证明你的结论;
(3)设x1,x2,…xn∈(0,+∞),若n≥2,比较f(x1)+f(x2)+…+f(xn)与f(x1+x2+…+xn)的大小,并证明你的结论.

网友回答

解:(1)由于得,,而x>0,
则xf′(x)-f(x)>0,
则F′(x)=,因此在(0,+∞)上是增函数.
(2)由于x1,x2∈(0,+∞),则0<x1<x1+x2,而在(0,+∞)上是增函数,则F(x1)<F(x1+x2),即,
∴(x1+x2)f(x1)<x1f(x1+x2)(1),同理?(x1+x2)f(x2)<x2f(x1+x2)(2)
(1)+(2)得:(x1+x2)[f(x1)+f(x2)]<(x1+x2)f(x1+x2),而x1+x2>0,
因此?f(x1)+f(x2)<f(x1+x2).
(3)证法1:由于x1,x2∈(0,+∞),则0<x1<x1+x2+…+xn,而在(0,+∞)上是增函数,则F(x1)<F(x1+x2+…+xn),
即,
∴(x1+x2+…+xn)f(x1)>x1f(x1+x2+…+xn)
同理?(x1+x2+…+xn)f(x2)>x2f(x1+x2+…+xn)…(x1+x2+…+xn)f(xn)>xnf(x1+x2+…+xn)
以上n个不等式相加得:(x1+x2+…+xn)[f(x1)+f(x2)+…f(xn)]>(x1+x2+…+xn)f(x1+x2+…+xn)
而x1+x2+…+xn>0,f(x1)+f(x2)+…f(xn)>f(x1+x2+…+xn).
证法2:数学归纳法
①当n=2时,由(2)知,不等式成立;
②当n=k(n≥2)时,不等式f(x1)+f(x2)+…f(xn)>f(x1+x2+…+xn)成立,
即f(x1)+f(x2)+…f(xk)>f(x1+x2+…+xk)成立,
则当n=k+1时,f(x1)+f(x2)+…f(xk)+f(xk+1)>f(x1+x2+…+xk)+f(xk+1)
再由(2)的结论,f(x1+x2+…+xk)+f(xk+1)>f[(x1+x2+…+xk)+xk+1]f(x1+x2+…+xk)+f(xk+1)>f(x1+x2+…+xk+xk+1)
因此不等式f(x1)+f(x2)+…f(xn)>f(x1+x2+…+xn)对任意n≥2的自然数均成立解析分析:(1)通过推出,说明F′(x)=,即可得到在(0,+∞)上是增函数.(2)设x1,x2∈(0,+∞),0<x1<x1+x2,而在(0,+∞)上是增函数,推出,然后推出?f(x1)+f(x2)<f(x1+x2).即可.(3)法一:类似(2)的方法通过函数的单调性证明:设1,x2,…xn∈(0,+∞),f(x1)+f(x2)+…f(xn)>f(x1+x2+…+xn)法二:利用数学归纳法,利用(2)的验证n=2时猜想成立,然后假设n=k时猜想成立,然后证明n=k+1时猜想也成立即可.点评:本题考查函数的单调性,函数值的大小比较,单调性的应用,数学归纳法的应用,注意数学归纳法的证明必须用上假设,考查逻辑推理能力,转化思想.
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