解答题设函数f(x)=ln(1+x)-kx,(k>0)
(1)讨论函数f(x)在[0,+∞)上的单调性,并说明理由;
(2)已知正项数列{an}满足a1=1,an+1=3an+2n(n∈N*),设数列{1+}的前n项乘积为Tn,求证:.
网友回答
解:(1)∵f′(x)=-k=(k>0),
若f′(x)=0,则x=-1,又x≥0,
∴当0<k<1时,-1>0,即f′(x)>0,
∴f(x)在[0,-1)上单调递增,在(-1,+∞)上单调递减;
当k=1,f′(x)=<0,f(x)在[0,+∞)上单调递减;
当k>1,在区间[0,+∞)上f′(x)=<0恒成立,故f(x)在[0,+∞)上单调递减;
(2)∵an+1=3an+2n(n∈N*),
∴an+1+2n+1=3(an+2n),
∴=3,又a1+2=3,
∴{an+2n}是以3为首项,3为公比的等比数列,
∴an+2n=3n,
∴an=3n-2n.
∴1+=1+,
要证Tn=(1+)(1+)…(1+)<,
只要证ln(1+)+ln(1+)+…+ln(1+)<.
即证ln(1+)+ln(1+)+…+ln(1+)-<0.①
由(1)知,当k=1时,f()=ln(1+)-,
∴f()+f()+…+f()=ln(1+)+ln(1+)+…+ln(1+)-(++…+),
∵{an}为正项数列,由(1)可知k=1时,f(x)在[0,+∞)上单调递减,>0,
∴f()<f(0)=0,
∴ln(1+)+ln(1+)+…+ln(1+)-(++…+)<0,
即ln(1+)+ln(1+)+…+ln(1+)<(++…+),②
由①②知,只需证++…+<即可.
∵=1,=<(n≥2),
∴++…+<1++…+=1+=1+-<成立.
∴ln(1+)+ln(1+)+…+ln(1+)<.解析分析:(1)求得f′(x)=,根据其定义域,对k分类讨论即可得f(x)在[0,+∞)上的单调性;(2)利用{an+2n}是以3为首项,3为公比的等比数列可求得an,从而可得1+,利用分析法,放缩法即可证得结论.点评:本题考查利用导数研究函数单调性,数列递推关系、放缩法、分析法等知识;同时考查学生的化归与转化能力能力、探索数学交汇问题的解决策略;考查数学建模思想,函数、方程思想的综合应用.