函数f(x)=(1+ax)ln(1+x)-x(a是实常数),x∈[0,+∞).

1个回答

  • 解题思路:①求函数的导数,利用导数与函数单调性之间的关系确定函数f(x)的单调性;

    ②利用导数和函数最值之间的关系求函数f(x)的最大值;

    ③根据条件求出数列的通项公式,然后求Sn,利用放缩法证明不等式即可.

    ①∵f(x)=(1+ax)ln(1+x)-x,

    ∴f′(x)=aln(1+x)+

    1+ax

    1+x]-1=aln(1+x)+

    (a−1)x

    1+x,

    令g(x)=aln(1+x)+

    (a−1)x

    1+x,

    则g′(x)=[a/1+x]+

    (a−1)(1+x)−(a−1)x

    (1+x)2=[ax+2a−1

    (1+x)2,

    ∵a≥

    1/2],

    ∴当x∈[0,+∞)时,g′(x)≥0,

    ∴函数g(x)在[0,+∞)上为增函数,

    ∴g(x)≥g(0)=0,即f′(x)≥0,

    ∴函数f(x)在[0,+∞)上为增函数;

    ②当a=0时,f(x)=ln(1+x)-x,

    f′(x)=[1/1+x]-1=[−x/1+x],

    在x∈[0,+∞)时f′(x)≤0,

    ∴函数f(x)在[0,+∞)上为减函数,

    ∴f(x)max=f(0)=ln1=0;

    ③由题意可得a1+2a2+3a3+…+nan=f(n)+n=(1+an)ln(1+n),

    故当n≥2时,a1+2a2+3a3+…+(n-1)an-1=(1+an-a)lnn,

    两式相减可得nan=ln(1+n)-lnn,

    故an=

    1

    n[ln(1+n)−lnn]=

    1

    nln(1+

    1

    n).

    由①知,当a=1时,f(x)=(1+x)ln(1+x)-x在[0,+∞)上单调递增,

    ∴x>0时,f(x)>f(0),

    故(1++x)ln(1+x)>x,∴ln(1+x)>[x/1+x].

    由②知a=0时,f(x)max=f(0)=0,

    ∴x>0时,f(x)<0,即ln(1+x)<x,

    ∴[x/1+x<ln(1+x)<x,x>0.

    令x=

    1

    n],得[1/n+1<ln(1+

    1

    n)<

    1

    n],

    ∴[1

    n(n+1)<an<

    1

    n2,

    ∴Sn>

    1/1×2+

    1

    2×3+…+

    1

    n(n+1)=1−

    1

    n≥1−

    1

    1+1=

    1

    2].

    又an

    点评:

    本题考点: 利用导数研究函数的单调性;数列的求和;数列与不等式的综合.

    考点点评: 本题主要考查函数的单调性和导数之间的关系,以及利用放缩法证明不等式,考查学生的运算能力,综合性较强,难度较大.