解题思路:(Ⅰ)函数F(x)=f(x)-2•g(x),代入整理,并求导得
F′(x)=
(3x−2)(x−2)
4x
,令导数等于0,得F(x)的极值点;
(Ⅱ)由(Ⅰ)知F(x)在x∈
[
2
3
,+∞)
上有最小值F(2),且F(2)>0,∴F(x)在x∈
[
2
3
,+∞)
上无零点;
若函数F(x)在[et,+∞)(t∈Z)上有零点,且考虑到F(x)在
(0,
2
3
]
单调递增,在
[
2
3
,2]
单调递减,故只须
e
t
<
2
3
且F(et)≤0即可;易验证F(e-1)>0,F(e-2)<0;所以,当t≤-2且t∈Z时均有F(et)<0,此时函数F(x)在[et,e-1)(t∈Z)上有零点,且t的最大值为-2.
(Ⅲ)要证明“x>0时,不等式
[1+g(x)
]
1
g(x)
<e
”成立,即证“
(1+x)
1
x
<e”成立,化简为ln(1+x)<x,
构造函数h(x)=ln(1+x)-x(其中x>0),则h′(x)<0,所以函数h(x)在(0,+∞)上是减函数,即x>0时,h(x)<h(0)=0,也即x>0时,ln(1+x)<x成立,即证x>0时,
[1+g(x)
]
1
g(x)
<e
成立;
由
b
n
=
n
1
n+1
,得
(
b
n+1
)
(n+1)(n+2)
(
b
n
)
(n+1)(n+2)
=
(n+1)
n+1
n
n+2
=
n+1
n
2
•(1+
1
n
)
n
<
e(n+1)
n
2
<
3(n+1)
n
2
;
令
3(n+1)
n
2
<1
,得n2-3n-3>0,又n∈N*,可得n≥4;即n≥4时,有
(
b
n+1
)
(n+1)(n+2)
(
b
n
)
(n+1)(n+2)
<1
,
所以n≥4时,bn>bn+1,比较b1、b2、b3、b4知:b1<b2<b3<b4,由b1=1,且n≠1时
b
n
=
n
1
n+1
≠1
,所以若数列{bn}中存在相等的两项,只能是b2、b3与后面的项可能相等,由
b
2
=
2
1
3
=
8
1
9
=
b
8
,
b
3
=
3
1
4
>
b
5
=
5
1
6
,所以数列{bn}中存在唯一相等的两项,是b2=b8.
(Ⅰ)由题知:F(x)=
3
8x2+lnx+2−2x,定义域为(0,+∞);求导,得F′(x)=
(3x−2)(x−2)
4x,令F′(x)=0
,得x=
2
3,或x=3;∴函数F(x)的单调递增区间为(0,
2
3]和[2,+∞),F(x)的单调递减区间为[
2
3,2],
即x=
2
3为F(x)的极大值点,x=2为F(x)的极小值点;
(Ⅱ)∵F(x)在x∈[
2
3,+∞)上的最小值为F(2),且F(2)=[3/8×22−4+2+ln2=ln2−
1
2=
ln4−1
2>0;
∴F(x)在x∈[
2
3,+∞)上没有零点;要使函数F(x)在[et,+∞)(t∈Z)上有零点,并考虑到F(x)在(0,
2
3]单调递增且在[
2
3,2]单调递减,故只须et<
2
3]且F(et)≤0即可;
易验证F(e−1)=
3
8•e−2+1−2e−1>0,F(e−2)=
3
8•e−4+lne−2+2−2e−2=
1
e2(
3
8•e−2−2)<0,
所以,当t≤-2且t∈Z时均有F(et)<0,此时函数F(x)在[et,e-1)(t∈Z)上有零点,
即函数F(x)在[et,+∞)(t∈Z)上有零点时,t的最大值为-2.
(Ⅲ) 要证明:当x>0时,不等式[1+g(x)]
1
g(x)<e成立,
即证:(1+x)
1
x<e⇔
1
xln(1+x)<1⇔ln(1+x)<x成立,
构造函数h(x)=ln(1+x)-x(其中x>0),则h′(x)=
1
1+x−1=
−x
1+x<0,
所以函数h(x)在(0,+∞)上是减函数,因而x>0时,h(x)<h(0)=0,
即:x>0时,ln(1+x)<x成立,所以当x>0时,[1+g(x)]
点评:
本题考点: 数列与函数的综合;利用导数研究函数的极值.
考点点评: 本题考查了数列与函数的综合应用,考查了利用导数研究函数的单调性和最值问题,也考查了数列与不等式的应用,是较难的题目.