设b>0,函数f(x)=12ab(ax+1)2−1bx+1blnbx,记F(x)=f′(x)(f′(x)是函数f(x)的

1个回答

  • 解题思路:(1)将f'(x)求导数并化简得

    F(x)=

    1

    b

    (ax+

    1

    x

    )

    ,然后再求F(x)的导数得

    F′(x)=

    1

    b

    (a−

    1

    x

    2

    )

    ,由F'(1)=0并结合a>0建立关于a、b的方程组,解之即可得到a=b=1,进而可得F(x)的单调增区间为(1,+∞).

    (2)利用二项式定理将不等式左边展开合并,得|[F(x)]n|-|F(xn)|=

    C

    1

    n

    x

    n−1

    1

    x

    +

    C

    2

    n

    x

    n−2

    1

    x

    2

    +

    C

    3

    n

    x

    n−3

    1

    x

    3

    +…+

    C

    n−1

    n

    x•

    1

    x

    n−1

    ,利用基本不等式证出

    C

    r

    n

    x

    n−r

    1

    x

    +

    C

    n−r

    n

    x•

    1

    x

    n−r

    ≥2

    C

    r

    n

    ,由此即可证出原不等式对任意的n∈N*恒成立.

    (1)根据题意,得F(x)=f′(x)=

    1

    2ab•2(ax+1)•a−

    1

    b+

    1

    bx=

    1

    b(ax+

    1

    x),x>0,b>0.

    于是F′(x)=

    1

    b(a−

    1

    x2),若a<0,则F'(x)<0,与F(x)有极小值矛盾,所以a>0.

    令F'(x)=0,并考虑到x>0,可知仅当x=

    1

    a时,F(x)取得极小值.

    所以

    1

    a=1

    1

    b(a+1)=2解得a=b=1.…(4分)

    故F(x)=x+

    1

    x(x>0),由F'(x)>0,得x>1,所以F(x)的单调增区间为(1,+∞).

    (2)因为x>0,所以记g(x)=|[F(x)]n|−|F(xn)|=[F(x)]n−F(xn)=(x+

    1

    x)n−(xn+

    1

    xn)

    得g(x)=

    C1nxn−1•

    1

    x+

    C2nxn−2•

    1

    x2+

    C3nxn−3•

    1

    x3+…+

    Cn−1nx•

    1

    xn−1

    根据基本不等式,得

    Crnxn−r•

    1

    x+

    Cn−rnx•

    1

    xn−r≥2

    Crn(r=1,2,…,n−1),

    ∴将此式代入g(x)表达式,可得2g(x)≥2(

    C1n+

    C2n+

    C3n+…+

    Cn−1n)=2(2n−2),

    因此,|[F(x)]n|-|F(xn)|≥2n-2(n∈N*).…(10分)

    点评:

    本题考点: 利用导数研究函数的单调性;利用导数研究函数的极值;二项式定理的应用.

    考点点评: 本题给出基本初等函数,在已知当x=1时函数取得极小值2的情况下求函数F(x)的单调增区间,并依此证明不等式恒成立.着重考查了基本初等函数的性质、利用导数研究函数的单调性、二项式定理和不等式的证明等知识,属于中档题.