解答题已知函数f(x)是在(0,+∞)上每一点处均可导的函数,若xf′(x)>f(x)

发布时间:2020-07-09 05:40:53

解答题已知函数f(x)是在(0,+∞)上每一点处均可导的函数,若xf′(x)>f(x)在(0,+∞)上恒成立.
(Ⅰ)①求证:函数在(0,+∞)上是增函数;
②当x1>0,x2>0时,证明:f(x1)+f(x2)<f(x1+x2);
(Ⅱ)已知不等式ln(x+1)<x在x>-1且x≠0时恒成立,求证:….

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解(Ⅰ)①∵,∴
∵xf′(x)>f(x),∴g′(x)>0在(0,+∞)上恒成立,
从而有在(0,+∞)上是增函数.
②由①知在(0,+∞)上是增函数,当x1>0,x2>0时,有,
于是有:,
两式相加得:f(x1)+f(x2)<f(x1+x2)
(Ⅱ)由(Ⅰ)②可知:f(x1)+f(x2)<f(x1+x2),(x1>0,x2>0)恒成立
由数学归纳法可知:xi>0(i=1,2,3,…,n)时,有:f(x1)+f(x2)+f(x3)+…+f(xn)<f(x1+x2+x3+…xn)(n≥2)恒成立
设f(x)=xlnx,则,则xi>0(i=1,2,3,…,n)时,x1lnx1+x2lnx2+…+xnlnxn<(x1+x2+…+xn)ln(x1+x2+…+xn)(n≥2)(*)恒成立
令,记
又,
又,且ln(x+1)<x
∴(x1+x2+…+xn)ln(x1+x2+…+xn)<(x1+x2+…+xn)ln(1-)<-(x1+x2+…+xn)<-(-)=-? (**)
将(**)代入(*)中,可知:-()
于是解析分析:(I)①先利用导数的四则运算,求函数g(x)的导函数,结合已知证明导函数g′(x)>0在(0,+∞)上恒成立,即可证明其在(0,+∞)上是增函数;②利用①的结论,且x1>0,x2>0时,x1+x2>x1,且x1+x2>x2,得,从中解出f(x1)、f(x2)即可证得结论;(II)构造一个符合条件的函数f(x)=xlnx,利用(I)的结论,得x1lnx1+x2lnx2+…+xnlnxn<(x1+x2+…+xn)ln(x1+x2+…+xn)(n≥2),令,再将放缩,即可证得所证不等式点评:本题综合考查了导数的四则运算,利用导数证明函数的单调性,利用函数的单调性证明不等式,以及利用函数性质构造数列证明数列不等式的方法,难度较大
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